Nhóm nghiên cứu của viện Fraunhofer đã sử dụng cách tiếp cận “Chip trong Polymer” cùng với phương pháp thứ 2 gọi là Duromer Embedding. Trong phương pháp này, đầu tiên chip được gắn quay mặt xuống trên một băng đỡ (carrier tape). Băng và chip được đặt trong một công cụ đúc ép chuyển, tại đó con chip được đổ khuôn lên phía trên bằng kỹ thuật đúc ép chuyển. Độ dày của hợp chất của khuôn phía trên mặt lưng của chip có thể kiểm soát được sao cho tất cả kết hợp chip-khuôn đúc có cùng độ dày, không phụ thuộc vào độ dày silicon. Để lắp ráp các hệ thống radar 77 GHz, tất cả từng IC radar đều được nhúng bằng quá trình Duromer vào một module được đúc khuôn (Hình 2), và Chip trong Polymer sau đó đã được sử dụng để gắn module dày 1 mm này vào chất nền cốt lõi.
Bản thân chip radar là một mạch dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) 77 GHZ từ hỗn hợp của silíc và germani (SiGe), có kích thước 1,8 x 1,7 mm. VCO này cung cấp điện áp 5,5 và nhiệt độ hoạt động nằm trong khoảng -40°C đến 125°C. VCO thay thế mạch dao động Gunn; cả hai thiết bị có thể được điều chỉnh để dao động trong khoảng 70 đến 80 GHz, nhưng mạch dao động Gunn có kích thước lớn hơn chip này đến hàng trăm lần. Khi một diode, chẳng hạn như các diode trên VCO, bị phân cực, thông thường sẽ dẫn tới một đường cong hướng lên phía đi vào khu vực kháng trở dương. Ngược lại, Chip SiGe, lại đi qua một đường cong S, thay đổi giữa kháng trở âm (phần đi xuống của đường cong) và kháng trở dương đi lên. Sự thay đổi vào vùng âm chính là nguyên nhân gây ra dao động và làm phát ra các tín hiệu radar.
Hình chụp tia X của chip SiGe nhúng
Bằng cách loại bỏ một số bước trong quy trình và bằng cách thực hiện mà không cần dây, kết nối bằng dây và chất hàn, các nhà nghiên cứu của viện Fraunhofer đã hạ thấp được 30% chi phí của toàn bộ hệ thống radar như mong muốn. Bởi vì các tất cả IC của radar đều được nhúng ở một mức như nhau, nên có thể sử dụng các chuỗi ăng-ten bên trong IC để có được tia radar hẹp hơn. Tia radar rộng sẽ có độ phân giải không gian thấp hơn, do vậy có thể cho biết khoảng cách tới chướng ngại vật là bao xa, nhưng lại không đáng tin cậy để xác định vị trí từ trái qua phải của chướng ngại vật. Việc tạo ra tia radar hẹp hơn đòi hỏi cần phát triển các thuật toán mới, được viết ra do các nhà khoa học tại trường đại học Stuttgart, còn việc thiết kế, bố trí các chuỗi anten như thế nào lại do các học giả tại Erlangen thực hiện. Kết quả là, radar với chùm tia hẹp sẽ quét về phía trước và sau và hiệu quả hơn khi xác định vị trí của đối tượng cũng như đánh giá kích thước của đối tượng để phân biệt, số đo các chiều của vật để phân biệt, Các kết quả radar quét chùm tia hẹp trở lại và ra và không một công việc tốt hơn về vị trí của một đối tượng và đánh giá kích thước của đối tượng để phân biệt, ví dụ, giữa một chiếc xe hơi và xe gắn máy.
Hình 3. Mô – đun hoàn chỉnh của radar ô tô
Module hoàn chỉnh với các IC radar đã được nhúng (Hình 3) đã vượt qua các cuộc kiểm tra về điện và tuổi thọ, đây là chuẩn mực để đưa ra kết luận cho phát minh này. Mặc dù, một cuộc kiểm tra không cần thiết , đó là kiểm tra về khả năng chịu sốc, rung thường được tiến hành cho các hệ thống điện dành riêng cho các ứng dụng trong điều kiện khắc nghiệt. Công trình trước đó trong quá trình thực hiện chương trình phát triển “Chip trong Polymer” đã chỉ ra rằng các con chip được bảo vệ tốt đến nỗi không cần tiến hành thêm bất kỳ cuộc kiểm tra không cần thiết nào nữa. Quá trình nhúng và khớp các vật liệu cho phù hợp với nhau để tạo ra hệ thống này đảm bảo sự chuyển dich nhỏ nhất giữa các bộ phận với nhau khi bị rung hoặc va chạm cơ học và đảm bảo ứng suất chênh lệch nhỏ nhất trong các điều kiện chênh lệch nhiệt độ lớn.
Hệ thống radar với các con chip được nhúng như trên hiên nay vẫn chưa được lắp trong những chiếc ô tô mới, chủ yếu là do các thiết bị an toàn mới cần có thời gian để được chấp nhận từ từ. Tuy nhiên, dự kiến trong vòng từ hai đến ba năm nữa, chúng ta sẽ được thấy những chiếc xe đầu tiên có gắn thiết bị ưu việt này.v
Trả lời kèm Trích dẫn
Đánh dấu