Induktivitäten sind essentielle Komponenten in einem integrierten Schaltkreis. Sie speichern magnetische Energie, dienen als Puffer gegen Spannungsänderungen und modulieren Frequenzen �?? was vor allem in Wireless-Anwendungen eine wichtige Rolle spielt. Aber neben den zahlreichen Vorteilen, die Induktivitäten bieten, haben sie einen nicht unerheblichen Nachteil: Sie nehmen viel Platz ein. Da der induktive Widerstand von der Zahl der Windungen abhängt, können die Induktivität nicht ohne Leistungsverlust verkleinert werden. Hinzu kommt, dass mit zunehmender Größe der Induktivität die parasitäre Kapazität erhöht wird.
Es gibt bereits Ansätze, um mit dreidimensionalen Induktivitäten-Strukturen sowohl das Platz- als auch das Problem der parasitären Kapazität zu lösen. Die dazu notwendigen Methoden sind allerdings hochkomplex und lassen sich nur schwer in einen Massenfertigungsprozess übertragen.
Um den Faktor 100 verkleinern
Mit einem völlig neuen Verfahren wollen Wissenschaftler der Universität von Illinois unter Leitung von Professor Xiuling Li Induktivitäten um den Faktor 100 verkleinern, ohne dabei Einbußen bei der Leistung hinnehmen zu müssen.
Grundlage dafür ist ein Verfahren, bei dem ein dünner Film aus Silizium-Nitrat sich selber zu Röhren zusammenrollt. Der Film ist dabei lediglich Zehntel Nanometer dick. Das Silizium-Nitrat wird vor dem Zusammenrollen mit metallischen Linie versehen, so dass am Ende eine spiralförmige Induktivität entsteht. Mit Hilfe eines 2D-Prozesses entsteht also eine dreidimensionale Struktur.
Mit der Selbstroll-Technik lassen sich deutlich kleinere Induktivitäten herstellen, als dies bisher möglich war. So gelang es den Wissenschaftlern, eine Hochfrequenz-Induktivität auf einer Fläche von 45 �? 16 Mikrometern unterzubringen - etwa um das 100-fache kleiner als ein herkömmliches Bauteil.
Weitere Bauteile möglich
Nach Angaben der Wissenschaftler kann das Design der Roll-Induktivitäten angepasst werden. So lassen die Dicke und Art des Metalls, die Frequenz, der Röhrendurchmesser und die Zahl der Windungen den Anforderungen entsprechend ändern. Auch Kondensatoren und andere Bauteile sollen laut Professor Li künftig mit dieser Methode hergestellt werden können. Derzeit arbeiten die Wissenschaftler an ersten Prototypen
