Hybridní integrované obvody a jejich nekonvenční aplikace (mikrovlnné aplikace a nekonvenční technologie)

Hybridní integrované obvody a jejich nekonvenční aplikace (mikrovlnné aplikace a nekonvenční technologie) (8)

Obsah 1 Mikrovlnné aplikace a antény 2 Piezoelektrické reproduktory a další aplikace 3 Aplikace v lékařství

1. Mikrovlnné aplikace a antény

Vznik mikrovlnných integrovaných obvodů Klasická vlnovodová a koaxiální technika – rozvoj během 2. světové války a po jejím konci, rozvoj radiolokace



Výhody:

 

Nevýhody:

  

vyměnitelnost dílů a pasivních či aktivních obvodů, mechanická robustnost; vysoká jakost obvodů, nízké ztráty, dobrý odvod tepla, zpracování vysokých výkonů; možnost dostavení a doladění obvodu; drahá kusová výroba, velké rozměry, váha, příkon, spotřeba materiálu; konstrukční neslučitelnost s miniaturními aktivními součástkami; omezené kmitočtové pásmo.

4

Přechod na mikropáskové struktury

 Na začátku druhé poloviny 20. století přechod od vlnovodů a 

koaxiálních struktur k plochým páskovým strukturám především symetrické páskové vedení se vzduchovým dielektrikem.



 

Přechod od koaxiálního vedení k symetrickému páskovému vedení 5

Přechod k pevným nízkoztrátovým dielektrickým materiálům s vysokou permitivitou

V průběhu 60-tých let 20. století dochází k přechodu na pevná nízkoztrátová dielektrika s vysokou permitivitou – počátek vzniku MIKROVLNNÝCH INTEGROVANÝCH OBVODU (MIO, MIC).

 1960 – 1980 prudký rozvoj hybridních mikrovlnných integrovaných obvodů až po pásmo milimetrových vln.

 Od 70. let se paralelně s hybridní integrací rozvíjí technika

monolitických mikrovlnných integrovaných obvodů (MMIO, MMIC).

 Od konce 80. let intenzivní přechod ke kombinovaným a složeným MIO pro milimetrová vlnová pásma včetně rozvoje příslušné polovodičové techniky.

6

Mikrovlnný integrovaný obvod  planární uspořádání obvodů  malé rozměry, malá hmotnost  nízká spotřeba surovin (kovů, polovodičů, dielektrik,    

magnetik) menší pracnost, vyšší reprodukovatelnost výroby, sériovost, nižší výrobní náklady vyšší spolehlivost a stabilnost parametrů obvodu větší širokopásmovost obvodů kompatibilnost montáže s polovodičovými prvky

300 MHz - 300 GHz

7

Mikrovlnný integrovaný obvod Pracuje v mikrovlnném pásmu kmitočtů

Přednosti MIO

 vyznačuje se planární strukturou (převážně);  obvykle slučuje činnost několika dílčích obvodů spojených uvnitř MIO bez přístupu uživatele;

 má malou hmotnost a malé rozměry.

Nedostatky MIO       

větší měrný útlum, nižší činitel jakosti obvodů menší elektrická pevnost, nižší přenášený výkon horší odvod tepla, problematická integrace výkonových prvků obtížnější návrh obvodů  CAD náročná a precisní technologie Obtížná dodatečná korekce obvodu, neopravitelnost principiální omezení dosažitelné miniaturizace a integrace obvodů

MIKROVLNNÉ INTEGROVANÉ OBVODY (MIO) se soustředěnými parametry l << g „klasické“ L,C,R

s rozloženými parametry l >> g hybridní (HMIO)

nesymetrické mikropáskové

z krátkých úseků vedení L,C,R monolitické C,R

symetrické mikropáskové

koplanární štěrbinové

monolitické (MMIO)

hybridní L,C,R

kombinované pro mm vlny

planární vlnovody objemové MIO ploutvová vedení 9

Hybridní mikrovlnné integrované obvody Pasivní mikrovlnné obvody se vytvářejí nanesením vodivých pásků na pevnou dielektrickou podložku (tzv. substrát) ve tvaru vytvářeného obvodu (tzv. vodivý motiv). Polovodičové a další součástky jsou do obvodu vsazovány (zapouzdřené či nezapouzdřené) jako diskrétní prvky (tzv. čipy), a to pájením nebo ultrazvukovým svařováním. Hybridní technologie MIO umožňuje vzájemně nezávislou optimalizaci použitých aktivních součástek a pasivních mikropáskových obvodů. Hybridní mikrovlnné integrované obvody a subsystémy (HMIO) představují dnes běžně využívanou formu mikrovlnné integrace až do kmitočtů desítek GHz, příp. i výše. 10

Základní typy pasivních hybridních mikrovlnných integrovaných struktur (příčné průřezy)

 Symetrické mikropáskové vedení stripline

 Nesymetrické mikropáskové vedení (otevřené) microstrip

 Stíněné nesymetrické mikropáskové vedení shielded microstrip

11

Obvody s rozloženými parametry - nesymetrické mikropáskové vedení

Nesymetrické mikropáskové vedení je vedení příčně nehomogenní, neboť je obklopeno ve svém příčném řezu dvěma různými prostředími – pevným dielektrikem s permitivitou r a vzduchem s permitivitou o . Pro výpočetn lze použít např. vztah:

 8h w  Z 0  60   ef  ln    w 4h  kde

w h ef

je efektivní šířka mikropásku mm, je tloušťka podložky mm, je efektivní permitivita 0,5(r + 1) = ef = r .

 Obrácené (inverzní) nesymetrické mikropáskové vedení inverted microstrip

 Mikropáskové vedení se zavěšeným substrátem (s vysokým Q) suspended microstrip

 Mikropáskové vedení s překryvnou dielektrickou vrstvou microstrip with overlay

13

 Koplanární vedení coplanar strips (CPS)

symetrické

nesymetrické

symetrický

nesymetrický

 Koplanární vlnovod coplanar waveguide (CPW)

 Koplanární vlnovod

s horní stínicí deskou

14

 Koplanární vlnovod s pokoveným substrátem conductor-backed CPW

 Oboustranně stíněný koplanární vlnovod

 Vícevrstvý koplanární vlnovod multilayer CPW

15

 Štěrbinové vedení slotline

koplanární vedení

 Vázaná mikropásková vedení coupled microstrips

 Vázaná štěrbinová vedení  Vázané koplanární vlnovody 16

Některé technologické otázky hybridních MIO Základní požadavky na dielektrické substráty HMIO  vysoká relativní permitivita r (konstantní v použitém rozsahu

     

kmitočtů a teplot); co nejmenší činitel dielektrických ztrát tg δ (jeho kmitočtová a teplotní stálost); homogennost, izotropnost, vysoká tepelná vodivost; rozměrová stabilnost (teplotní, vlhkostní, během výrobního procesu, stárnutím); schopnost povrchové metalizace, adheze vůči nanášeným kovům; konstantní tloušťka podložky, hladký povrch; dobré fyzikální, chemické a mechanické vlastnosti (pevnost, křehkost, pružnost, opracovatelnost). 17

M a te riá l

εr

p ři 1 0 G H z

K o ru n d o v á k e ra m ik a 9,6 ÷ 10,1 (A lu m in a ) A l2O 3

tg δ

p ři 1 0 G H z 2·10 –4

T e p e ln á v o d iv o s t

P oznám ka

0,3

N ejčastěji užívaný m ateriál v profesionálních zařízeních

2,5

T epeln á vodivost jako hliník, in tegrace výko nových prvků, drahá výroba

[ W /c m /K ]

B e r ylio v á k e r a m ik a (B e O )

6 ÷ 6,6

T a ve n ý k ře m e n S iO 2

3,8

4·10 –4

0,01

Perm itivita konstantní v širokém ro zsahu km itočtů; použití n a m m vlnách

2,25

1·10 –4

0,26

D ob rá m ech anická opracov ateln ost

4,2

5·10 –3

S e m iiz o la č n í k ř e m ík

11,7

5·10 –3

0,9

M o n o litické m ikro v ln n é in teg ro v an é o b v o d y

S e m iiz o la č n í G a A s

12,9

1,6·10 –3

0,3

M o n o litické m ikro v ln n é in teg ro v an é o b v o d y

S u c h ý vzd u c h

1

 0

0,00024

R T D u r o id ®

(p o lyte tr a flu o r e tyle n PTFE)

C u p r e x tit (2 G H z ) S I-S i (ρ = 1 0 3 Ω c m )

S I-G a A s (ρ = 1 0 7 Ω c m )

1·10

–4

Použitelný p ro nenáročné (pokusné) ap likace n a dm vlnách

18

Dva základní problémy řešení planárních struktur :

1. Značné rozptylové elektromagnetické pole kolem páskových vodičů - nelze zanedbat.

2. Příčná nehomogennost většiny struktur  šíří se hybridní

elektromagnetická vlna HEM s disperzí - nelze řešit přesně analyticky.

Přibližné (avšak dostatečně přesné) řešení: místo hybridní

vlny HEM se předpokládá, že se ve struktuře šíří tzv. vlna kvazi-TEM

Relativně jednoduché matematické zpracování  názorné a dobře interpretovatelné výsledky pro analýzu a syntézu  kmitočtové omezení na „nižší“ GHz pásma (lze korigovat disperzními modely). 19

Nesymetrické mikropáskové vedení (microstrip) nejčastěji používaný typ hybridní přenosové struktury

1. problém Řeší se příčně homogenní nesymetrické páskové vedení s čistou vlnou TEM. Řeší se Laplaceova rovnice Δ = 0 metodou konformního zobrazení. 20

wef = wef (w, h) podle použité zobrazovací funkce

wef

w konformní transformace

Všechny parametry nesymetrického páskového vedení se určují jako Efektivní šířka nesymetrického mikropáskového vedení s nulovou parametry jeho konformně sdruženého obrazu bez rozptylového pole tloušťkou se horního pásku (t = 0) a přepočítají zpět do původní struktury. wef 

wef  w 

2h 8h w  ln     w 4h 

pro úzké mikropáskové vedení w /h  1

w 2h  ln 17,08    0,85     2h 

pro široké mikropáskové vedení w /h  1

21

2. problém Hybridní elektromagnetickou vlnu HEM lze na relativně nízkých mikrovlnných kmitočtech aproximovat tzv. vlnou kvazi-TEM. Mikropáskové vedení se pak řeší pro vlnu kvazi-TEM (viz 1. problém). Příčná nehomogennost mikropáskového vedení na dielektrické podložce se respektuje zavedením pojmu efektivní permitivita. w

wef

0

0 ef

h

h

konformní transformace

ef = ef (r , w, h) podle použité zobrazovací funkce

22

Efektivní permitivita nesymetrického mikropáskového vedení (její relativní hodnota) εef r

ε  1 0,9 ε r  1  r   8h  2 ln w

pro úzké mikropáskové vedení w /h  1

εef r

w ln 6,28    0,85  ε 1   2h   εr  r  2 w 2 w   ln 17,08    0,85  h     2h

pro široké mikropáskové vedení w /h  1

Relativní hodnota efektivní permitivity nesymetrického mikropáskového vedení může nabývat pouze hodnot εr  1  εef r  εr 2 w /h  0

w /h   23

Fázová a skupinová rychlost vlny kvazi-TEM na nesymetrickém mikropáskovém vedení a její délka vlny závisejí na rozměrech w a h vedení, neboť v f  v sk 

1

 ef  



c

 ef r

g 

vf f

Charakteristická impedance (vlnová impedance) nesymetrického mikropáskového vedení Z0 

120 h  εef r wef

Pásmo jednovidovosti vidu kvazi-TEM je rozsah kmitočtů, kdy se v mikropáskovém vedení ještě nevybudí nejnižší vlnovodový vid TE10 f  f mTE 10 

Z0 2 μ0 h

24

Na vyšších kmitočtech (cca od 6 ÷ 8 GHz) se začíná uplatňovat disperze základní elektromagnetické vlny v nesymetrickém mikropáskovém vedení, tj. délka vlny, konstanta šíření, charakteristická impedance vedení a další parametry začínají záviset na kmitočtu. Pro respektování disperze vlny HEM na vyšších kmitočtech se zavádějí tzv. disperzní modely, jakožto kmitočtové korekce aproximace kvazi-TEM. Zavádí se:

 kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní permitivita ef ( f )  kmitočtově závislá (korigovaná) efektivní šířka vedení wef ( f ) Platnost  základní aproximace kvazi-TEM do 3 až 6 GHz (dle typu mikropáskové struktury)  kmitočtově korigovaná aproximace kvazi-TEM do 18 až 20 GHz u hybridních přenosových struktur, do 60 až 80 GHz u některých speciálních miniaturních monolitických struktur

25

Štěrbinové vedení (slotline) vzduch

štěrbina

vzduch

kovová deska

dielektrický substrát

Výhody:  snadné paralelní připojování součástek;  možnost dosažení vysokých hodnot Z0 (až 300 Ω);  výhodné vlastnosti v kombinaci s mikropáskovým vedením: nejčastější použití

26

Štěrbinové vedení (slotline) vzduch

štěrbina

vzduch

kovová deska

dielektrický substrát

Nevýhody:  obtížné sériové připojování součástek;  velká disperze, nelze použít aproximaci kvazi-TEM;  větší rozměry stínicích krytů

Mikropásková vázaná vedení (coupled microstrips) Jde o systém N = 3 páskových vodičů, v němž se mohou současně šířit N – 1 = 2 dominantní vidy HEM, které na nižších kmitočtech aproximujeme dvěma vidy kvazi-TEM:

sudý (even) vid, lichý (odd) vid.

Tyto vidy odpovídají soufázovému a protifázovému buzení obou mikropásků vázaných vedení. H

H E

sudý vid

E

lichý vid 28

Kvalitativní porovnání různých typů hybridních mikropáskových přenosových struktur Nesymetrický mikropásek

Mikropásek se zavěšeným substrátem

Charakteristická impedance [Ω]

15 ÷ 120

25 ÷ 180

50 ÷ 300

25 ÷ 155

45 ÷ 280

Využitelné pásmo kmitočtů [GHz]

0 ÷ 60

0 ÷ 90

3 ÷ 60

0 ÷ 60

0 ÷ 60

Efektivní permitivita (εr = 10)

6÷9

1,5 ÷ 8

2÷4

4 ÷ 5,5

4 ÷ 5,5

Disperze

malá

velmi malá

velká

střední

střední

200 ÷ 400

500 ÷ 1500

100

100 ÷ 200

100 ÷ 200

malé

malé

střední

střední

střední

Montáž součástek: – paralelně

obtížná

středně obtížná

snadná

snadná

snadná

– sériově

snadná

snadná

obtížná

snadná

snadná

malé

malé

velké

velké

velké

snadná

snadná

Parametr vedení

Vlastní činitel jakosti (řádově) Vyzařování

Rozměry stínicích krytů Realizace vázaných vedení

Štěrbinové Koplanární Koplanární vedení vlnovod vedení

možná, avšak vznikají nežádoucí vidy šíření vln

29

Srovnání vlastností základních typů mikrovlnných struktur při kmitočtu kolem 10 GHz

Typ přenosové struktury

Útlum [ dB/m ]

Činitel jakosti (řádově)

Kovový vlnovod

0,1

10 000

–

malá

Koaxiální vedení

1

2 000

střední

menší

Hybridní MIO

10

400

velký

velká

Monolitické MIO

60 ÷ 80

100

největší

velká

Stupeň Vhodná miniaturizace sériovost

30

MIO se soustředěnými parametry Podmínkou „soustředěnosti“ parametrů je dosažení velmi malých rozměrů prvku (obvodu) l << g (aspoň o jeden řád). Při užití fotolitografických postupů lze tyto prvky použít až do kmitočtů kolem 60 GHz. Výhody:  vysoký stupeň miniaturizace a integrace

 malá váha, nízká spotřeba materiálů  dobrá reprodukovatelnost, vysoká sériovost výroby  

 nízká cena jednoduchost konstrukce  vysoká spolehlivost poměrně velká širokopásmovost (elektrické vlastnosti se neopakují s kmitočtem) 31

MIO se soustředěnými parametry Podmínkou „soustředěnosti“ parametrů je dosažení velmi malých rozměrů prvku (obvodu) l << g (aspoň o jeden řád). Při užití fotolitografických postupů lze tyto prvky použít až do kmitočtů kolem 60 GHz. Nevýhody:  náročná (miniaturní) technologie

 značné ztráty v obvodu vlivem parazitních vlast

ností, nízké Q omezení pracovního pásma kmitočtů shora (dosažitelnost malých rozměrů, klesající hodnota Q, změna charakteru prvku)

Induktory v „klasické“ podobě (L jednotky až stovky nH, Q  100)

oblouk (kruhová smyčka)

kruhová spirála

meandrové vedení

kvadratická spirála

vedení „S“

33

Soustředěnost parametrů jen do určitého kmitočtu Kvadratický spirálový induktor 1,9 nH Plocha spirály 0,4 x 0,4 mm Šířka pásků w = 10 µm

L

Mezera mezi pásky s = 10µm n = 10 závitů

 Nad 10 GHz se chová jako

kapacitor

34

Vrstvové pasivní prvky s rozloženými parametrčy

a) sériový kondenzátor b), c) paralelní kondenzátor d) sériová indukčnost e) paralelní indukčnost h) atenuátor a bezodrazové zakončení i) změna směru g) impedanční přizpůsobení j) směrová odbočnice f) paralelní LC obvod

Na keramickém substrátu o tloušťce h je vytvořen tlustovrstvou nebo tenkovrstvou technologií vodivý mikropásek o šířce w. Spodní strana substrátu je pokryta vodivou vrstvou

Mikropáskové filtry

Topologie pásmového filtru z mikropáskového vedení Pásmová propustost a nepropustnost TV a TLV filtru

Induktory z velmi krátkých úseků mikropáskového vedení

sériový planární induktor

paralelní

možné provedení zkratu „přes“ hranu substrátu

37

Kapacitory v „klasické“ podobě (C setiny až stovky pF, Q několik stovek)

mezera v mikropásku

interdigitální kapacitor dostavovací plošky základní kapacita

třívrstvý (sendvičový) kapacitor

propojka

38

Kapacitor se soustředěnou kapacitou z velmi krátkého úseku mikropáskového vedení

Z0C << Z0 , l < λg / 8

39

Rezistory se soustředěným odporem z velmi krátkého úseku ztrátového vedení (NiCr, Ta2N) s plošným odporem 9,5 až 135 / a tloušťkou 0,05 až 0,2 µm. NiCr

širokopásmové odporové zakončení kontakty

průběžné sériové rezistory

odporov ý materiál

odporový vkládaný prvek - čip 40

Rezistory se soustředěným odporem z velmi krátkého úseku ztrátového vedení (NiCr, Ta2N) s plošným odporem 9,5 až 135 / a tloušťkou 0,05 až 0,2 µm.

Odporové články T a Π v mikropáskovém vedení

Buzení a pouzdra mikrovlnných integrovaných obvodů

mikropásek

teflon

koaxiální konektor

držák MIO

Axiální přechod koaxiál-mikropásek

horní pásek

zemnicí deska

Kolmý přechod koaxiál-mikropásek

42

dielektrický šroub

přítlačný jazýček mikropásek

stupňovitý hřeben vlnovodu Π

Axiální přechod vlnovod – mikropásek

Přechod koaxiál – štěrbinové vedení

Přechod mikropáskové – štěrbinové vedení 43

Sestava typického uspořádání mikrovlnného integrovaného subsystému s monolitickými a hybridními obvody

keramický modul s monolitickými čipy

a jeho vsazení do „vnějších“ hybridních a napájecích obvodů

44

Kombinované a zvláštní MIO pro pásma mm vln Vícevrstvé (objemové) MIO Jednotlivé planární obvody se do celkové sestavy ukládají ve vrstvách a jsou vzájemně spojovány nejen horizontálně, ale i vertikálně. Dosáhne se lepšího využití plochy a objemu MIO, využijí se obě strany hybridních MIO. Vzniká 3D mikrovlnný integrovaný obvod. Při použití N vrstev se dosáhne přibližně N-krát vyšší prostorové hustoty integrace než u jednovrstvého obvodu. Na mm vlnách jsou přitom jednotlivé vrstvy velmi tenké (desítky až stovky µm), takže i výška celého 3D obvodu (subsystému) zůstává velmi malá. 45

Mikrovlnný přijímač 20 GHz v provedení 3D monolitického MIO Obvod je vytvořen na substrátu GaAs a čtyř vrstev polyimidu tloušťky 2,5 µm. Čip o ploše 1,78 x 1,78 mm obsahuje třístupňový zesilovač s tranzistory MESFET, napěťově řízený oscilátor s dvojstupňovým tranzistorovým zesilovačem, vyvážený směšovač, 90° hybridní člen a dělič výkonu. 46

Realizace filtru pomocí SYMETRIZAČNÍHO ČLENU

- 2,45 GHz (Bluetooth, WLAN ) - vložný útlum < 0,2 dB - zpětný přenos > 25dB - izolace > 20dB - rozměry: 13 mm × 12 mm

Filtr realizovaný pomocí SMĚROVÝCH ODBOČNIC • 2400–2500 MHz • Vložný útlum cca 0,5 dB • Zpětný přenos, izolace > 20 dB • Amplitudová odchylka ±0.5 dB, Fázová chyba < ±1.5°. • 5.9 mm × 5.2 mm

Pasivní -vlnný filtr (BP) •

2400–2500 MHz

•

- Čebyševova aproximace

•

- rozměry: 8,7 x 4,5 [mm]

•

- vložný útlum < 4dB

•

- zpětný přenos > 20 dB

• • • •

- Substrát: - Alumina (Al2O3) - tan δ = 0,002 - εr = 10,2

Příklady RF obvodu a filtru Integral Wave Technologies for NASA’s Langley Research Center

Rozdělení nekonvenčních aplikací Antény pro čipové karty

Antény pro čipové karty využívají běžné tlustovrstvé i polymerní materiály, jež je možné uspořádat do nejrůznějších spirálových tvarů různé velikosti podle požadovaných vlastností (Du Pont).

Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory

PAV (SAW)

• V roce 1887 objevil Lord Rayleigh povrchovou akustickou vlnu (též někdy nazývaná Rayleighova vlna). Vlna má podélnou a vertikální složku, která vzniká rozechvěním materiálu na kterém se šíří. V závislosti na vlastnostech materiálu a druhu spojení se liší amplituda a rychlost šíření. • SAW (Surface Acoustic Wave) - Povrchová akustická vlna se šíří po povrchu pružného materiálu. Tento typ vlny je využíván v piezoelektrických součástkách jako jsou filtry, oscilátory a transformátory. Velké uplatnění našly SAW součástky při konstrukci ů ů ů

Hybridní obvody - Vysokofrekvenční aplikace na

keramickém substrátu až do desítek GHz, plošné antény

5. Piezoelektrické reproduktory a další aplikace

Rozdělení nekonvenčních aplikací Piezoelektrické reproduktory

Piezoelektrické reproduktory jsou založeny na principu

piezoelektrického jevu, jehož průvodním znakem je deformace krystalů materiálu v důsledku přiloženého napětí. Jsou realizovány na tenké kotoučové keramické membráně, na níž je vytvořen kruhový piezokeramický měnič opatřený kovovými elektrodami. Jeden přívod je připojen na membránu, druhý na vrchní elektrodu. Výhody - nízká hmotnost, malé rozměry, malá spotřeba, téměř žádné rušivé elektromagnetické vyzařování, vysoká teplotní, mechanická a chemická odolnost, možnost pracovního režimu v ultrazvukové oblasti a nenáročnost vlastní realizace. Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory

Rozdělení nekonvenčních aplikací Vysokoteplotní supravodiče

Vysokoteplotní supravodiče využívají vlastností některých typů tlustých vrstev, které vykazují při určitých podmínkách vysokoteplotní supravodivost. Jsou tvořeny speciálně připravenými směsmi materiálů, jako jsou např. materiály na bázi Y/Ba/Cu/O nebo Bi/Sr/Ca/Cu/O. (Magnet Lab, USA)

Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory

Rozdělení nekonvenčních aplikací Další aplikace

Vysokonapěťová izolace- optoizolace Optoizolace - zajímavou vlastností substrátů na bázi hliníku používaných v tlustovrstvé technologii je emitování infračerveného světla. Tato vlastnost umožňuje vytvoření vstupního obvodu na jedné straně substrátu a výstupního obvodu na straně druhé, přičemž na substrátu je vytvořena ještě izolační vrstva s vysokým napětím průrazu několik kV.

Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory

Další aplikace Rychlé tlustovrstvé pojistky - tvoří úzké vodivé pásky na povrchu dielektrické vrstvy. Výhodou je efektivní ochlazování pojistek a zmenšení energie průrazu. Nevýhodou je tepelná setrvačnost keramického substrátu.

Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory

Fotovoltaické prvky : solární články

Solární články Vývody solárních článků (Solartec, Rožnov p. R.)

Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory

3. Aplikace v lékařství • Bradycardia

(< 50tepů)

Pacemaker

• Atrial Arrhythmias

(nepravidelnosti tepu)

Pacemaker

• Ventricular arrhythmias ICD

(abnormálně rychlý tep)

implantable cardioverter defibrillator

• Congestive Heart Failure CRT-D

cardiac resynchronization therapy

(selhání srdce)

Defibrilace 20 J, T/N. DDD, 90 bpm V: 4.8 V, 0.37 ms

1 sec. LAE DA

06/12/2012

62

Aktivní zařízení pro srdeční implantaci Titanium package

Wireless Remote Monitoring

RF

communication

RAM

ROM

Low power CPU

Programming System

High voltage Defibrillation

Analog sensing & pacing

MEMS Sensors Hermetic package

Požadavky na takové zařízení

•

Fyziologický ale jednoduchý

•

Miniatuní a integrovaný

•

Nízká spotřeba a nízký proud

•

Vysoce spolehlivý  Hermeticky zapouzdřený

•

Biokompatibilní

•

Bezdrátový a bezvývodový

Co je uvnitř pouzdra? •Baterie se zemícím systémem a kapacitním filtrem •Hybridní obvod s povrchově montovanými součástkami ( "Pick & Place" ) •Flexibilní část s „high density interconnection“ a hlídacím systémem rizikového stavu

Hybridní obvod

Šokový obvod

Co je uvnitř defibrilátoru Ovatio

Technický pokrok v CRM : miniaturizace obvod & pouzdro

Nové kontaktovací technologie

Nové pouzdřící technologie

Technický pokrok v CRM : miniaturizace obvod & pouzdro

Inovace : Integrace pasivní sítě

PN532 3DCS P5CN072

• 3D Adapted from NXP

Heart failure •2005: up to 14 million Europeans currently suffer from heart failure. •2020: increasing to 30 million. •Over 3.6 million new cases of heart failure are reported each year in Europe. •First cause of cardiovascular mortality in Europe. •Heart Failure is the most common cause of hospital admission in people over 65.

Literatura       

V prezentaci byly použity obrázky a příklady z nabídkových a informačních listů firem: DuPont, www.dupont.com National High Magnetic Field Laboratory, http://www.magnet.fsu.edu/ BI Technologies Corporation, www.bitechnologies.com ESL ElectroScience, www.electroscience.com BVT Technologies, a.s., www.bvt.cz Solartec, s.r.o., www.solartec.cz Alain Ripart,Sorin Group, osobní sdělení Nekonvenční tlustovrstvé aplikace, tlustovrsvé senzory