Исследователи из Университета Иллинойса, Урбана-Шампейн, отказались от традиционной двумерной встроенной схемы с сосредоточенными или распределенными фильтрами, состоящей из отдельных катушек индуктивности и конденсаторов, в пользу единой компактной трехмерной рулонной мембраны, которая содержит оба независимо разработанных элемента.
Результаты исследования, проведенного профессором электротехники и компьютерной инженерии Сюлин Ли, опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
«С успехом, достигнутым нашей командой в производстве катаных катушек индуктивности и конденсаторов, имеет смысл воспользоваться самосборкой из 2D в 3D в этом процессе производства, чтобы интегрировать эти различные компоненты в единое самовращающееся и компактное устройство. , "Сказал Ли.
В лаборатории команда использует специальный процесс травления и литографии, чтобы нанести 2D-схему на очень тонкие мембраны. В схеме они соединяют конденсаторы и катушки индуктивности вместе с заземлением или сигнальными линиями, все в одной плоскости.
По словам исследователей, многослойную мембрану можно свернуть в тонкую трубку и поместить на чип.
«Шаблоны или маски, которые мы используем для формирования схем на двухмерных мембранных слоях, могут быть настроены для достижения любых видов электрических взаимодействий, необходимых для конкретного устройства», – сказал аспирант и соавтор Марк Краман. "Экспериментировать с различными конструкциями фильтров с помощью этого метода относительно просто, потому что нам нужно изменить эту структуру маски только тогда, когда мы хотим внести изменения."
По словам исследователей, команда проверила характеристики свернутых компонентов и обнаружила, что при нынешней конструкции фильтры подходят для приложений в диапазоне частот 1-10 гигагерц. Хотя эти конструкции предназначены для использования в системах радиочастотной связи, команда утверждает, что другие частоты, в том числе в мегагерцовом диапазоне, также возможны на основе их способности создавать индукторы большой мощности в прошлых исследованиях.
«Мы работали с несколькими простыми конструкциями фильтров, но теоретически мы можем создать любую комбинацию сетей фильтров, используя те же этапы процесса», – сказал аспирант и ведущий автор Майк Янг. "Мы взяли то, что уже было доступно, чтобы предоставить новую, более простую платформу для объединения этих компонентов в одну кучу ближе, чем когда-либо."
«Наш способ монолитной интеграции катушек индуктивности и конденсаторов может вывести интеграцию пассивных электронных схем на совершенно новый уровень», – сказал Ли. "Практически нет предела сложности или конфигурации схем, которые могут быть выполнены таким образом, все с одним набором масок."