[go: up one dir, main page]

RU2507679C2 - Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems - Google Patents

Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems Download PDF

Info

Publication number
RU2507679C2
RU2507679C2 RU2012115003/08A RU2012115003A RU2507679C2 RU 2507679 C2 RU2507679 C2 RU 2507679C2 RU 2012115003/08 A RU2012115003/08 A RU 2012115003/08A RU 2012115003 A RU2012115003 A RU 2012115003A RU 2507679 C2 RU2507679 C2 RU 2507679C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microwave
microblock
microcavities
integrated circuits
vacuum
Prior art date
Application number
RU2012115003/08A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012115003A (en
Inventor
Виталий Яковлевич Подвигалкин
Original Assignee
Виталий Яковлевич Подвигалкин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виталий Яковлевич Подвигалкин filed Critical Виталий Яковлевич Подвигалкин
Priority to RU2012115003/08A priority Critical patent/RU2507679C2/en
Publication of RU2012115003A publication Critical patent/RU2012115003A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2507679C2 publication Critical patent/RU2507679C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Design And Manufacture Of Integrated Circuits (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: in the disclosed microwave adapters between layers of integrated circuits, a wedge-shaped vertical adapter in one case and terrace-shaped vertical adapter in another are placed symmetrically one below the other, each adapter including its own microcavities, and above said adapters there handing edges of film elements of working topologies with obtuse angles of a given value between them and walls of the microcavities.
EFFECT: miniaturisation of the complete system of logic elements with reduced loss of electromagnetic energy, distributing integrity on a third coordinate while arranging active topological microwave structures in layers.
12 dwg

Description

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в производстве электровакуумных микроблоков логических СВЧ-систем обратной волны сверхвысоконадежных ЭВМ, способных эксплуатироваться в экстремальных условиях.The invention relates to electronic equipment and can be used in the production of electrovacuum microblocks of logical microwave systems of the backward wave of ultra-high-reliability computers that can be operated in extreme conditions.

Ключевые слова: микропрофиль, микрополость, микроблок, СВЧ-переход, логический элемент, миниатюризация.Key words: microprofile, microcavity, microblock, microwave transition, logic element, miniaturization.

Известны полупроводниковые интегрально-оптические объемные структуры с волноводными соединениями, представленные в книге [Свечников Г.С. Элементы интегральной оптики. М.: Радио и связь, 1987. - 104c.], где на рис.6г, стр.23 показаны объемные кремниевые структуры с планарными (2D) соединениями, где присутствуют потери, обусловленные втягиванием электромагнитных полей в структуры.Known semiconductor integrated optical bulk structures with waveguide compounds presented in the book [G. Svechnikov Elements of integrated optics. M .: Radio and communications, 1987. - 104c.], Where Fig. 6d, p.23 shows volumetric silicon structures with planar (2D) compounds, where there are losses due to the retraction of electromagnetic fields into the structures.

Предлагаемые варианты соединений неприемлемы для решения грядущей задачи конструирования вакуумных СВЧ-микроблоков, когда взаимодействие электромагнитных полей и излучений должны быть без потерь.The proposed connection options are unacceptable for the future task of designing vacuum microwave microblocks, when the interaction of electromagnetic fields and radiation should be lossless.

В этой же книге на стр.60, на рис.36/14 приведен полупроводниковый объемный многоуровневый микроблок с террасовидным переходом инжекционного полупроводникового лазера с двойной гетероструктурой. Однако объемные многоуровневые структуры, основанные на технологии полупроводниковой микроэлектроники, с применением множества ингредиентов, являются дорогостоящими, что исключает их применение для получения вакуумных приборов на основе объемных ИС. Кроме того, недостатки, о которых сказано относительно предыдущего предложения, также относятся к недостаткам и этого примера.In the same book, on p. 60, Fig. 36/14 shows a semiconductor bulk multilevel microblock with a terrace-shaped transition of an injection semiconductor laser with a double heterostructure. However, volumetric multilevel structures based on semiconductor microelectronics technology using many ingredients are expensive, which excludes their use for producing vacuum devices based on volumetric ICs. In addition, the shortcomings mentioned in relation to the previous sentence also apply to the shortcomings of this example.

Наиболее близкими по технической сущности решаемых задач к заявляемому изобретению являются объемные микроблочные микросхемы в совокупности с их диэлектрическим носителем: несимметричная полосковая линия; коаксиальная линия и Т-переход между ними, описанные в книге [Гвоздев В.И., Нефедов Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ - элементная база аналоговой и цифровой радиоэлектроники. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат лит., 1987. - 112 с.], где приведено множество "многоэтажных" (многослойных - так принято в микроэлектронике) микроблоков с "межэтажными" (межслойными) соединениями - переходами, см. рис.2.1-2.10, стр.32, 34, 35, 37, 38, 40, 41, 44, 45. Топологические структуры расположены на подложках-носителях толщинами 0,5-2,0 мм.The closest in technical essence of the tasks to the claimed invention are volumetric microblock microcircuits in conjunction with their dielectric carrier: asymmetric strip line; the coaxial line and the T-transition between them described in the book [Gvozdev V.I., Nefedov E.I. Volumetric integrated circuits microwave - an elemental base of analog and digital radio electronics. M .: Science. Ch. ed. Phys.-Math. Lit., 1987. - 112 pp.], where there are many “multi-storey” (multi-layer - as is customary in microelectronics) microblocks with “floor” (interlayer) connections - transitions, see Fig. 2.1-2.10, p. .32, 34, 35, 37, 38, 40, 41, 44, 45. Topological structures are located on carrier substrates with thicknesses of 0.5-2.0 mm.

Однако предлагаемые объемные микроблочные схемы с соединениями и переходами непригодны для создания логически полной системы элементов для ЭВМ на базе вакуумных ИС, поскольку существуют различного рода неоднородности на пути передачи СВЧ-энергии с одного слоя на другой диэлектрика большой толщины и веса, к тому же диэлектрические носители из-за поглощения ими СВЧ-энергии при его нагревании в процессе работы прибора втягивают в себя электромагнитные поля автоколебательных устройств с протяженным взаимодействием электронных пучков с этими полями, а горячие электроны при этом разрушают токопроводящие топологические структуры, что делает невозможным миниатюризацию вакуумных устройств и приводит к фундаментальному научно-технологическому [1] ограничению-пределу в развитии миниатюризации электронного приборостроения по причине возрастания потерь электромагнитной энергии в диэлектрическом носителе, в результате чего топологические токопроводящие пленки разрушаются - это обусловлено конструктивными трудностями и необходимостью обеспечения эффективного взаимодействия физических полей и излучений, зависящих от решения вопросов конструирования и технологии изготовления [Фундаментальные пределы в радиоэлектронике и смежных областях // ТИИЭР. - 1981. - Т.69. - №2. - С.3-7].However, the proposed three-dimensional microblock circuits with connections and junctions are unsuitable for creating a logically complete system of elements for computers based on vacuum ICs, since there are various kinds of inhomogeneities in the transmission of microwave energy from one layer to another of a dielectric of large thickness and weight, and also dielectric carriers due to their absorption of microwave energy when it is heated, during the operation of the device they draw in the electromagnetic fields of self-oscillating devices with extended interaction of electron beams with in these fields, while hot electrons destroy the conductive topological structures, which makes miniaturization of vacuum devices impossible and leads to a fundamental scientific and technological [1] limit-limit in the development of miniaturization of electronic instrumentation due to an increase in the loss of electromagnetic energy in a dielectric carrier, resulting in topological conductive films are destroyed - this is due to structural difficulties and the need to ensure effective interactions effects of physical fields and radiation, depending on the solution of design issues and manufacturing technology [Fundamental limits in radio electronics and related fields // TIIER. - 1981. - T. 69. - No. 2. - C.3-7].

Таким образом, существующие схемы и конструкции переходов для перевода, например, СВЧ-энергии посредством полосков сквозь материал диэлектрического носителя неэффективны из-за значительного затухания, при затягивании ее в носитель, с одной стороны, с другой - токопроводящие микрополоски требуют для себя дополнительной площади для своего размещения, что существенно снижает уровень как планарной интегральности, так и объемной, в то время, когда авиационная и ракетно-космическая техника выдвинули жесткие требования на надежность и массогабаритные параметры РЭА, на своевременность получения информации, ее достоверность и высокое качество.Thus, the existing transition schemes and designs for transferring, for example, microwave energy through strips through the material of the dielectric carrier are ineffective due to significant attenuation, when pulled into the carrier, on the one hand, on the other hand, conductive microstrips require an additional area for of its placement, which significantly reduces the level of both planar integrality and volumetric, at a time when aviation and rocket and space technology put forward stringent requirements for reliability and mass overall parameters of CEA, on the timeliness of obtaining information, its reliability and high quality.

Задачей изобретения является создание микроблочных объемных конструкций интегральных схем логических СВЧ-систем обратной волны, вакуумных микросхем СВЧ путем использования базовых плавных переходов передачи электромагнитной энергии между слоями автоколебательных ИС с протяженным взаимодействием электронных пучков с электромагнитными полями с их минимальными потерями с целью уменьшения в объемах перспективных электровакуумных систем.The objective of the invention is the creation of microblock volumetric designs of integrated circuits for logical microwave systems of the backward wave, vacuum microcircuits of the microwave by using basic smooth transitions of transmission of electromagnetic energy between the layers of self-oscillating ICs with extended interaction of electron beams with electromagnetic fields with their minimum losses in order to reduce the volume of promising electrovacuum systems.

Для получения такого технического результата был разработан микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы и способ его изготовления [2]. Предложенным изобретением решена задача создания типового компоновочного конструктива микропрофиля структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы с повышенным уровнем интеграции и уменьшением потерь СВЧ-энергии в диэлектрическом носителе (фиг.1).To obtain such a technical result, a microprofile of the structure of the vacuum integrated microwave circuit and a method for its manufacture were developed [2]. The proposed invention has solved the problem of creating a typical layout construct of a microprofile structure of a vacuum integrated microwave circuit with an increased level of integration and a decrease in the loss of microwave energy in a dielectric carrier (Fig. 1).

Микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы содержит расположенные на расстоянии (с зазором) друг от друга пленочные элементы рабочей топологии, сопряженной с поверхностью диэлектрического носителя топологических структур, в теле которого выполнена симметрично совмещенная с рабочей топологией микрополость с образованием над ней нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и углом между ними и стенками микрополости заданной величины, микрополость в диэлектрическом носителе выполнена сквозной и с углом β между ее стенкой - образующей - и нависающей кромкой пленочного элемента рабочей топологии, выбранным из диапазона 90°<β≤135°.The microprofile of the structure of the vacuum integrated microwave circuit contains film elements of the working topology located at a distance (with a gap) from each other, coupled to the surface of the dielectric carrier of topological structures, in the body of which a microcavity is symmetrically combined with the working topology with the formation of overhanging edges of the film elements of the working topology and the angle between them and the walls of the microcavity of a given size, the microcavity in the dielectric carrier is made through and with an angle β between at its wall - forming - and the overhanging edge of the film element of the working topology, selected from the range of 90 ° <β≤135 °.

Недостатком данного технического решения является невозможность передачи СВЧ-энергии без потерь с одного слоя вакуумной ИС на другой при сопряжении слоев со сторон, противоположных топологическим токопроводящим структурам.The disadvantage of this technical solution is the impossibility of transferring microwave energy without loss from one layer of a vacuum IC to another when the layers are conjugated from the sides opposite to the topological conductive structures.

Для конструирования микроблочных объемных конструкций из планарных ЗС автором был разработан еще один микропрофиль (фиг.2) [3]. Такой микропрофиль принципиально отличается от предыдущего скрученной гранью, у которой образующая изменяет первоначальный угол β между токопроводящим микрополоском и гранью на угол β′ на изгибе до законцовки. Такой конструктив микропрофиля позволяет вместе с конструктивом микропрофиля, где угол β постоянный, разработать межслойные вертикально сквозные полые переходы (фиг.3 и 4), которые чрезвычайно необходимы для конструирования микроблочных объемных конструкций, конструкций систем обратной волны [4-6] и [др.] для высоконадежных ЭВМ, в которых нуждаются системы управления летательных объектов техники.For the construction of microblock volumetric structures from planar ZS, the author has developed another microprofile (figure 2) [3]. Such a microprofile is fundamentally different from the previous one by a twisted face, in which the generatrix changes the initial angle β between the conductive microstrip and the face by an angle β ′ at the bend to the tip. Such a microprofile construct allows, together with a microprofile construct, where the angle β is constant, to develop interlayer vertically through hollow transitions (Figs. 3 and 4), which are extremely necessary for the construction of microblock bulk structures, designs of backward wave systems [4-6] and [others. ] for highly reliable computers, which require control systems of flying objects of equipment.

В предлагаемом микроблоке содержатся координатно размещенные, в одном случае клинообразный вертикальный переход, в другом - террасовидный вертикальный переход с расположенными симметрично друг под другом ИС, включающие свои полые профили с пленочными элементами рабочих топологий, сопряженных с поверхностями диэлектрических носителей (технически оправданными толщинами 70-100 мкм), в теле которых выполнены симметрично совмещенные с рабочими топологиями вертикально сквозными полостями с образованием над ними нависающих кромок пленочных элементов рабочих топологий (микрополосков), где типовой угол β переходит в угол β′, изменяющийся в диапазоне 135°≤β′≤150°. Угол β′ между образующей микропрофиля и нависающей кромкой над ней топологических токопроводящих структур образует скрученный микропрофиль, смотрите на с.635-661 справочник [Краткий справочник конструктора радиоэлектронной аппаратуры. Под. ред. P.P.Варламова. М.: «Сов. радио», 1972. - 856 с.].The proposed microblock contains coordinate-wise, in one case, a wedge-shaped vertical junction, in the other, a terrace-shaped vertical junction with ICs located symmetrically under each other, including their hollow profiles with film elements of working topologies associated with the surfaces of dielectric carriers (technically justified thicknesses of 70-100 μm), in the body of which vertically through cavities are symmetrically combined with working topologies with the formation of overhanging film edges over them elements of working topologies (microstrips), where the typical angle β passes into the angle β ′, varying in the range of 135 ° ≤β′≤150 °. The angle β ′ between the generatrix of the microprofile and the overhanging edge above it of the topological conductive structures forms a twisted microprofile, see p.635-661 reference book [Quick reference to the designer of electronic equipment. Under. ed. P.P. Varlamova. M .: “Owls. Radio ”, 1972. - 856 S.].

Необходимо отметить, что в мировой практике существует тенденция («Электроника и информационные технологии» в книге [Хартман У. Очарование нанотехнологии / У.Хартман; пер. с нем. - 2-е изд., испр. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010. - 173c.]) использования кремниевой (самой дорогой технологии) технологии и размещения на площади в 64 мм до 540 миллионов элементов, идет работа по освоению еще больших площадей кремниевых пластин. Об интегральности по третьей координате нет речи. При послойном размещении вдоль третьей координаты плат с топологическими структурами и предлагаемыми межслойными переходами ИС, взяв в набор максимальную каждую толщину 100 мкм, по вертикали, перспектива возрастания коэффициента интегральности до 5·105 станет реальностью, включая все вместе взятые топологические структуры ИС и переходов в одном кубическом сантиметре (фиг.5). Возникнет возможность оценить уровень миниатюризации быстродействующих опто- и радиоэлектронных систем и определить области применения таких системных устройств.It should be noted that there is a tendency in world practice (“Electronics and Information Technologies” in the book [Hartman U. The Charm of Nanotechnology / U. Hartman; translated from German - 2nd ed., Revised M .: BINOM. Laboratory of Knowledge , 2010. - 173c.]) Using silicon (the most expensive technology) technology and placing up to 540 million elements on an area of 64 mm, work is underway to develop even larger areas of silicon wafers. Integrity along the third coordinate is out of the question. With layer-by-layer arrangement along the third coordinate of boards with topological structures and proposed interlayer IC junctions, taking each maximum thickness of 100 μm into a set, vertically, the prospect of an increase in the integration coefficient to 5 · 10 5 will become a reality, including all the combined topological structures of the IC and junctions in one cubic centimeter (figure 5). There will be an opportunity to assess the level of miniaturization of high-speed opto-and radio-electronic systems and determine the scope of application of such system devices.

При этом вакуумные интегральные системы, например, объемом в один кубический сантиметр будут иметь, в перспективе, одну общую магнитную систему, что весьма важно, когда большую роль играет объем и вес отдельных изделий и объектов техники в целом.In this case, vacuum integrated systems, for example, with a volume of one cubic centimeter, will have, in the future, one common magnetic system, which is very important when the volume and weight of individual products and equipment as a whole play a large role.

Предлагаемое изобретение характеризуется чертежами, на которых изображены:The present invention is characterized by drawings, which depict:

на фиг.1 - микропрофиль: 1 - диэлектрический носитель, 2 -токопроводящая пленка, 3 - микрополость, 4 - образующая, Δ - кромка, L -зазор, β - угол, h - высота микрополости;figure 1 - microprofile: 1 - dielectric carrier, 2 - conductive film, 3 - microcavity, 4 - forming, Δ - edge, L-gap, β - angle, h - the height of the microcavity;

на фиг.2 - микропрофиль: 1 - диэлектрический носитель, 2 -токопроводящая пленка, 3 - микрополость, 4 - образующая, Δ - кромка, L -зазор, β - угол постоянный, β′ - угол измененный, h - высота микрополости;figure 2 - microprofile: 1 - dielectric carrier, 2 - conductive film, 3 - microcavity, 4 - forming, Δ - edge, L-gap, β - constant angle, β ′ - angle changed, h - height of the microcavity;

на фиг.3 - волноводный переход межслойный типа "клин": 1, 2 -диэлектрический носитель, 3, 4 - микронолости, 5, 6 - токопроводящие пленки, 7 - соединение, АВ - ребра микропрофилей, γ - угол наклона токопроводящей пленки;figure 3 - waveguide transition interlayer type "wedge": 1, 2-dielectric carrier, 3, 4 - microwaves, 5, 6 - conductive films, 7 - connection, AB - ribs of microprofiles, γ - angle of inclination of the conductive film;

на фиг.4 - волноводный переход межслойный типа "терраса": 1, 2 -диэлектрический носители, 3, 4 - микрополости, 5, 6 - токопроводящие пленки, АВ - ребра микропрофилей, γ - угол наклона токопроводящей пленки, h - толщина диэлектрического носителя;figure 4 - waveguide junction of the interlayer type "terrace": 1, 2-dielectric carriers, 3, 4 - microcavities, 5, 6 - conductive films, AB - ribs of microprofiles, γ - angle of inclination of the conductive film, h - thickness of the dielectric carrier ;

на фиг.5 - объемный микроблок вакуумных интегральных схем логических СВЧ-систем обратной волны (модель из ЗС типа "встречные штыри"): 1, 2 - диэлектрические носители, 3, 4 - токопроводящие пленочные элементы рабочей топологии, 5 - микрополость перехода типа "клин", 6 - микрополость перехода типа "терраса", h - толщина диэлектрических носителей. На модели показаны также формы межслойных вакуумных СВЧ-переходов.figure 5 - volume microblock of vacuum integrated circuits of logical microwave systems of the backward wave (model from the ZS type "counter pins"): 1, 2 - dielectric carriers, 3, 4 - conductive film elements of the working topology, 5 - transition microcavity type wedge ", 6 - microcavity of the transition type" terrace ", h - thickness of dielectric carriers. The model also shows the shapes of interlayer vacuum microwave transitions.

Предлагаемая модель объемного микроблока вакуумных интегральных схем логических СВЧ-систем обратной волны (см. фиг.5) содержит диэлектрические носители 1 и 2, пленочные элементы 3 и 4 рабочей топологии, которые предназначены для несения определенных электрических зарядов и эффективного взаимодействия с электромагнитным полем окружающей среды. В диэлектрических носителях 1 и 2 толщинами h, выбранными из размерного ряда 70-100 мкм (в зависимости от прочностных параметров), выполнены вертикально сквозные микрополости: 5 - микрополость СВЧ-перехода типа "клин", 6 - микрополость СВЧ-перехода типа "терраса". Каждая планарная интегральная структура содержит вертикально сквозные СВЧ-микропрофили, образующие вертикально сквозные СВЧ-микрополости, с образованием над ними нависающих кромок токопроводящих пленочных элементов рабочей топологии и углами между ними и стенками микрополостей заданной величины, микрополости в диэлектрических носителях выполнены вертикально сквозными и с углами β-постоянный (см. фиг.1) и β′ - переменный между их стенками - образующими - и нависающими кромками токопроводящих пленочных элементов рабочих топологий (см. фиг.2), выбранными: в первом случае из диапазона 90°<β≤135°, во втором случае из диапазона 135°≤β′≤150°, причем микропрофили, в местах межслойных соединений в контакт пленочными элементами 3 и 4, образуют конструкции типа "клин" и "терраса". Платы сопряжены соединением 7 в технически оправданных местах.The proposed model of a volumetric microblock of vacuum integrated circuits of logical microwave systems of the backward wave (see Fig. 5) contains dielectric carriers 1 and 2, film elements 3 and 4 of the working topology, which are designed to carry certain electric charges and effective interaction with the electromagnetic field of the environment . In dielectric carriers 1 and 2, thickness h, selected from a size range of 70-100 μm (depending on strength parameters), vertically through microcavities are made: 5 - microcavity of the microwave transition of the wedge type, 6 - microcavity of the microwave transition of the terrace type " Each planar integrated structure contains vertically through microwave microprofiles, forming vertically through microwave microcavities, with the formation of overhanging edges of the conductive film elements of the working topology and the angles between them and the walls of the microcavities of a given size, the microcavities in the dielectric carriers are vertically transparent and with angles β -constant (see Fig. 1) and β ′ - alternating between their walls - forming - and the overhanging edges of the conductive film elements of the working topologies (see ig. 2), selected: in the first case from the range of 90 ° <β≤135 °, in the second case from the range of 135 ° ≤β′≤150 °, and the microprofiles, in the places of interlayer connections in contact with the film elements 3 and 4, form wedge and terrace structures. The boards are connected by connection 7 in technically feasible places.

Предлагаемая модель объемного микроблока вакуумных интегральных схем позволяет создавать практически со всеми тонко- и толстопленочными элементами полную систему логических элементов. Данную типовую конструкцию модели микроблока можно применять при проектировании и изготовлении вакуумных логических элементов СВЧ-диапазона, а также в создании интегральных оптических систем.The proposed volumetric microblock model of vacuum integrated circuits allows you to create with almost all thin and thick film elements a complete system of logical elements. This typical design of the microblock model can be used in the design and manufacture of vacuum logic elements in the microwave range, as well as in the creation of integrated optical systems.

На примерах реализации модели можно описать работу микроблоков ИС двух логических элементов.Using the model implementation examples, one can describe the operation of microblocks of two logical elements.

Примеры реализацииImplementation examples

Фиг.6 - объемный микроблок из вакуумных СВЧ-ИС ЗС "Триггер": а): 1, 2 - однослойные планарные вакуумные микросхемы, 7, 8 - микрополости типа клин и терраса соответственно; b): 2 - микросхема нижняя, f1 и f2 - СВЧ-частоты ЗС, а и b - направления перемещения СВЧ-волн, Вх. - вход микросхемы, Вых. - выход микросхемы, Эп1 и Эп2 - направления излучений электронных потоков; с): 1 - микросхема верхняя, 3 - вертикально сквозной СВЧ-переход типа клин, 4 - вертикально сквозной СВЧ-переход типа терраса, 5 - токопроводящие пленки, 6 - соединение. Возможны и несколько иные микроблочные конструкции СВЧ-схемы триггера (запоминающего устройства) сконструированного из двух ключей.6 is a three-dimensional microblock of vacuum microwave IC IS ZS "Trigger": a): 1, 2 - single-layer planar vacuum microcircuits, 7, 8 - microcavities of the wedge and terrace type, respectively; b): 2 - lower microcircuit, f 1 and f 2 - microwave frequencies of the ES, and b - directions of movement of microwave waves, Vh. - chip input, Out. - the output of the chip, E p 1 and E p 2 - the direction of the radiation of electronic flows; c): 1 - top microcircuit, 3 - vertically through microwave pass-through type wedge, 4 - vertically through microwave pass-through type terrace, 5 - conductive films, 6 - connection. Several other microblock designs of a microwave circuit of a trigger (storage device) constructed from two keys are possible.

Работа триггера с кодировкой информации 1 - наличие сигнала, 0 - отсутствие такового. В исходном состоянии триггер генерирует колебания одной из частот f1 или f2. При подаче на вход устройства радиоимпульса достаточной амплитуды и длительности, с частотой, близкой к частоте генерации устройства в исходном состоянии, совершается переключение триггера. Амплитуда, необходимая для переключения, зависит от длительности входящего радиоимпульса. Стабильность работы достигается тем, что генерация частоты f1 во второй секции одной системы обратной волны препятствует развитию колебаний частоты f2 во второй секции другой за счет предварительной модуляции пучка и наоборот.The operation of the trigger with information encoding 1 - the presence of a signal, 0 - the absence of such. In the initial state, the trigger generates oscillations of one of the frequencies f 1 or f 2 . When a sufficient amplitude and duration is supplied to the input of the radio pulse device, with a frequency close to the frequency of the device generation in the initial state, the trigger is switched. The amplitude required for switching depends on the duration of the incoming radio pulse. Stability is achieved by the fact that the generation of frequency f 1 in the second section of one backward wave system prevents the development of frequency fluctuations f 2 in the second section of the other due to the preliminary modulation of the beam and vice versa.

Фиг.7 - объемный микроблок из вакуумных СВЧ-ИС ЗС логический элемент "ИЛИ - И": а): 1, 2 - микросхемы верхняя и нижняя, b): 2 -микросхема нижняя, f1 и f2 - СВЧ-частоты ЗС, с и d - направления движения СВЧ-волн, F1вх и F2вх - СВЧ-входы, Эп1 и Эп2 - направления излучений электронных потоков; с): 1 - микросхема верхняя, f1 и f2 - СВЧ-частоты ЗС, Эп3 и Эп4 - направления электронных потоков, Fвых - выход микроблока; d): 1 - микросхема верхняя, 2 - микросхема нижняя, 3, 4 - токопроводящие пленки, L1 и L2 - зазор межполосковый, Δ1 и Δ2 - кромки нависающие.7 is a volume microblock of vacuum microwave IC IS AP logical element "OR - I": a): 1, 2 - microcircuit upper and lower, b): 2 - microcircuit lower, f 1 and f 2 - microwave frequency AP , c and d are the directions of motion of the microwave waves, F 1 in and F 2 in are microwave inputs, E p 1 and E p 2 are the directions of the radiation of electron flows; c): 1 - the upper microcircuit, f 1 and f 2 - the microwave frequency of the ES, E p 3 and E p 4 - the directions of electronic flows, F o - the output of the microblock; d): 1 - upper microcircuit, 2 - lower microcircuit, 3, 4 - conductive films, L 1 and L 2 - interstrip gap, Δ 1 and Δ 2 - overhanging edges.

Четыре вакуумных СВЧ-ключа соединены в конструкции симметрично. Конкретная функция принятой кодировки, выполняемой данным логическим элементом, допустим 0 - частота f1, 1 - частота f2, или наоборот. При сохранении заданной кодировки функция логического элемента меняется изменением рабочих частот секций f1 на f2 и f2 на f1. Существование двух генераторных секций с частотой f1 (вторая и третья системы обратной волны) обеспечивает наличие выходного сигнала при подаче входного хотя бы на один вход микроблока, при этом совершится функция "ИЛИ". При подаче сигнала на другой вход микроблока кодировка функции "ИЛИ" изменится на "И".Four vacuum microwave keys are connected symmetrically in the design. The specific function of the accepted encoding performed by this logic element, say 0 - frequency f 1 , 1 - frequency f 2, or vice versa. When you save the specified encoding, the function of the logical element is changed by changing the operating frequencies of the sections f 1 to f 2 and f 2 to f 1 . The existence of two generator sections with a frequency f 1 (second and third backward wave systems) ensures the presence of an output signal when an input signal is supplied to at least one microblock input, and the "OR" function is performed. When a signal is applied to another input of the microblock, the coding of the "OR" function will change to "AND".

Предлагаемая конструкция модели микроблока ИС с межслойными щелевыми, вертикально сквозными переходами с заданным координатно-позиционным расположением в диэлектрических носителях в слоях позволяют создавать объемные (3D) вакуумные интегральные схемы приборов систем обратной волны. Модель микроблочной конструкции вакуумных ИС позволяет получать полную систему логических элементов высоконадежных ЭВМ для систем управления навигации движущихся объектов техники. Радиоимпульсное аналого-цифровое представление информации превосходит по надежности и качеству цифровое.The proposed design of the model of the microblock IC with interlayer gap, vertically through transitions with a given coordinate-positional arrangement in dielectric carriers in the layers allows the creation of three-dimensional (3D) vacuum integrated circuits of devices of the backward wave systems. The microblock design model of vacuum ICs makes it possible to obtain a complete system of logical elements of highly reliable computers for navigation control systems of moving objects of technology. Radio-pulse analog-to-digital presentation of information is superior in reliability and quality to digital.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Синицын Н.И. Возможности вакуумной микроэлектроники на пути к построению СВЧ-вакуумных интегральных схем. / Н.И.Синицын, Ю.В.Гуляев, Н.Д. Девятков и [др.] // Радиотехника, 1999. М.. С.8-18.1. Sinitsyn N.I. Possibilities of vacuum microelectronics on the way to the construction of microwave vacuum integrated circuits. / N.I. Sinitsyn, Yu.V. Gulyaev, N.D. Devyatkov and [other] // Radio Engineering, 1999. M .. S.8-18.

2. Патент RU 2404481 С1. Микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы и способ его изготовления / Подвигалкин В.Я. 2010. Бюл. №32.2. Patent RU 2404481 C1. A microprofile of the structure of a vacuum integrated microwave circuit and a method for its manufacture / Podvigalkin V.Ya. 2010. Bull. Number 32.

3. Заявка №2011131616 от 27.07.2011. Микропрофиль структуры вакуумной интегральной СВЧ-схемы и способ его получения / В.Я.Подвигалкин.3. Application No. 2011111616 dated 07/27/2011. A microprofile of the structure of a vacuum integrated microwave circuit and a method for its preparation / V.Ya. Podvigalkin.

4. А.С. СССР №1522992. СВЧ триггер. / Голант М.Б., Гриценко А.В., Ефимов B.Н, Захарченко Ю.Ф., Синицын Н.И. // 1989.4. A.S. USSR No. 1522992. Microwave trigger. / Golant M.B., Gritsenko A.V., Efimov B.N., Zakharchenko Yu.F., Sinitsyn N.I. // 1989.

5. А.С. СССР №1600572. СВЧ триггер / Голант М.Б. и [др.] // 1990.5. A.S. USSR No. 1600572. Microwave trigger / Golant MB and [other] // 1990.

6. А.С. СССР №1600573. СВЧ триггер / Голант М.Б. и [др.] // 1990.6. A.S. USSR No. 1600573. Microwave trigger / Golant MB and [other] // 1990.

Claims (1)

Микроблок объемных интегральных вакуумных схем логических СВЧ-структур, содержащий в объеме одну над другой планарные интегральные микросхемы с заданным координатно-позиционным расположением на подложках-носителях, отличающийся тем, что каждая планарная интегральная структура содержит вертикально сквозные микропрофили, образующие вертикально сквозные микрополости, с образованием над ними нависающих кромок пленочных элементов рабочей топологии и углами между ними и стенками микрополостей заданной величины, микрополости в диэлектрических носителях выполнены вертикально сквозными и с углами β-постоянный и β′-переменный между их стенками -образующими - и нависающими кромками пленочных элементов рабочих топологий, выбранными: в первом случае из диапазона 90°<β≤135°, во втором случае из диапазона 135°≤β′<150°, причем микропрофили, в местах межслойных соединений в контакт пленочными элементами, образуют конструкции типа "клин" и "терраса" в диэлектрических носителях, у которых толщины выбраны из размерного ряда 70-100 мкм. A microblock of volumetric integrated vacuum circuits of logical microwave structures containing in one volume one another planar integrated circuits with a given coordinate-positional arrangement on carrier substrates, characterized in that each planar integrated structure contains vertically through microprofiles forming vertically through microcavities with the formation above them the overhanging edges of the film elements of the working topology and the angles between them and the walls of the microcavities of a given size, the microcavities in the dielectric The carriers made vertically through and with angles β-constant and β′-variable between their walls — generatrix — and the overhanging edges of the film elements of the working topologies, selected: in the first case from the range 90 ° <β≤135 °, in the second case from the range 135 ° ≤β ′ <150 °, and the microprofiles, in the places of interlayer connections in contact with the film elements, form wedge and terrace structures in dielectric carriers in which the thicknesses are selected from a size range of 70-100 microns.
RU2012115003/08A 2012-04-16 2012-04-16 Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems RU2507679C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115003/08A RU2507679C2 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012115003/08A RU2507679C2 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012115003A RU2012115003A (en) 2013-10-27
RU2507679C2 true RU2507679C2 (en) 2014-02-20

Family

ID=49446174

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012115003/08A RU2507679C2 (en) 2012-04-16 2012-04-16 Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2507679C2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993018536A1 (en) * 1992-03-04 1993-09-16 Mcnc Vertical microelectronic field emission devices and methods of making same
SU638169A2 (en) * 1977-04-04 1994-08-15 Институт электроники АН БССР Vacuum integrated circuit
US6365438B1 (en) * 1997-05-09 2002-04-02 Citizen Watch Co., Ltd. Process for manufacturing semiconductor package and circuit board assembly
RU2290720C1 (en) * 2005-05-20 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Microwave hybrid integrated circuit
US20070259465A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Virgin Islands Microsystems, Inc. Integration of vacuum microelectronic device with integrated circuit
RU2404481C1 (en) * 2009-12-08 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Microprofile of structure of vacuum integral microwave circuit and method of its manufacturing
US7989936B2 (en) * 2003-10-13 2011-08-02 Mccain Joseph Harry Microelectronic device with integrated energy source

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU638169A2 (en) * 1977-04-04 1994-08-15 Институт электроники АН БССР Vacuum integrated circuit
WO1993018536A1 (en) * 1992-03-04 1993-09-16 Mcnc Vertical microelectronic field emission devices and methods of making same
US6365438B1 (en) * 1997-05-09 2002-04-02 Citizen Watch Co., Ltd. Process for manufacturing semiconductor package and circuit board assembly
US7989936B2 (en) * 2003-10-13 2011-08-02 Mccain Joseph Harry Microelectronic device with integrated energy source
RU2290720C1 (en) * 2005-05-20 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное предприятие "Исток" (ФГУП НПП "Исток") Microwave hybrid integrated circuit
US20070259465A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Virgin Islands Microsystems, Inc. Integration of vacuum microelectronic device with integrated circuit
RU2404481C1 (en) * 2009-12-08 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Microprofile of structure of vacuum integral microwave circuit and method of its manufacturing

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГВОЗДЕВ В.М., НЕФЕДОВ Е.И. Объемные интегральные схемы СВЧ - элементная база аналоговой и цифровой радиоэлектроники. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1987, с.32-45, рис.2.1-2.10. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012115003A (en) 2013-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Valley photonic crystals
Hughes et al. Microfabricated ion traps
Chartier et al. Fabrication of millimeter wave components via ceramic stereo‐and microstereolithography processes
Bautista-Salvador et al. Multilayer ion trap technology for scalable quantum computing and quantum simulation
Wu Towards system-on-substrate approach for future millimeter-wave and photonic wireless applications
Rahiminejad et al. Micromachined ridge gap waveguide and resonator for millimeter-wave applications
CN106094199A (en) A kind of method for designing of slice glazing power splitter
JP2007329894A (en) Signal supply structure and semiconductor device
EP3118661A1 (en) Optical interconnection device, optoelectronic chip system, and optical signal sharing method
CN107393941A (en) Low-temperature microwave source, low-temperature microwave source chip and preparation method thereof
Brecht et al. Micromachined integrated quantum circuit containing a superconducting qubit
Liang et al. Flexible beam manipulations by reconfigurable intelligent surface with independent control of amplitude and phase
Lin et al. Dynamic observation of topological soliton states in a programmable nanomechanical lattice
Spring et al. Modeling enclosures for large-scale superconducting quantum circuits
Revin et al. Asymmetry of the velocity-matching steps in YBCO long Josephson junctions
CN102591093A (en) Photonic crystal crossed waveguide ultrashort single pulse light generator based on nonlinear effect
RU2507679C2 (en) Bulk microblock of vacuum integrated circuits of logic microwave return wave systems
Peng et al. Topological one-way edge states in an air-hole honeycomb gyromagnetic photonic crystal
Quan et al. Acoustic bilayer gradient metasurfaces for perfect and asymmetric beam splitting
CN107255838A (en) A kind of implementation method of frequency sensitive auto-collimation phenomenon
Jin et al. Fabrication of Al air-bridge on coplanar waveguide
CN102591095B (en) Ultra-short single-pulse light generator based on photonic crystal crossed beam-splitting waveguide
CN101387763A (en) Optical signal delay device based on photonic crystal structure
US12424722B2 (en) Integrated waveguide microcircuit
Wu et al. Heterogeneous integration of GaAs pHEMT and Si CMOS on the same chip

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160417