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Eletrônica

Bobinas miniaturizadas agora integradas em um chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/02/2020

Bobinas miniaturizadas agora integradas em um chip
Micrografia de microscópio eletrônico de varredura de um microindutor laminado, com aproximadamente 80 micrômetros de diâmetro, visto de uma extremidade olhando para dentro.
[Imagem: Wen Huang et al. - 10.1126/sciadv.aay4508]

Bobinas em miniatura

Necessárias em todos os equipamentos elétricos e eletrônicos, só muito recentemente as bobinas, ou indutores, foram finalmente miniaturizadas.

Um indutor é um componente passivo que armazena energia na forma de um campo magnético, sendo tipicamente usado para filtrar frequências indesejáveis.

Agora, a mesma equipe responsável por aquele feito conseguiu otimizar suas bobinas miniaturizadas para que elas alcancem até 1.000 vezes mais indução do que seus protótipos iniciais, atingindo o nível de desempenho exigido pela indústria.

Wen Huang e seus colegas da Universidade de Illinois, nos EUA, construíram um chip com uma área 100 vezes menor do que a tecnologia atual, e capaz de fornecer várias dezenas de militesla de indução magnética.

Usando tubos autoenroláveis preenchidos com nanopartículas magnéticos - a equipe chama o material de "membrana enrolada" -, a tecnologia garante uma distribuição condensada do campo magnético e um armazenamento de energia no espaço 3D, mas mantendo a pequena área necessária para caber em um chip.

"Anteriormente, o processo de autolaminagem era acionado e ocorria em uma solução líquida. No entanto, descobrimos que, ao trabalhar com membranas mais longas, isso permite que o processo ocorra na fase de vapor, o que nos dá um controle muito melhor para formar voltas mais apertados e mais uniformes," disse o professor Xiuling Li - cada volta adicional de uma bobina aumenta a sua indutância.

Bobinas miniaturizadas agora integradas em um chip
Processo de fabricação das bobinas miniaturizadas.
[Imagem: Wen Huang et al. - 10.1126/sciadv.aay4508]

Núcleo de ferro e calor

Outro acréscimo importante nos novos microchips indutores foi a adição de um núcleo de ferro sólido, na forma de nanopartículas.

"Os indutores mais eficientes são tipicamente um núcleo de ferro enrolado com fio metálico, que funcionam bem em circuitos eletrônicos onde o tamanho não é tão importante," disse Li. "Mas isso não funciona no nível dos microchips, nem é propício ao processo de autolaminagem, por isso precisamos encontrar um modo diferente [de obter o mesmo resultado]".

Mas ainda há alguns problemas para que essas bobinas quase 2D possam auxiliar na miniaturização dos aparelhos do dia a dia, a principal delas sendo a dissipação do calor, que nunca foi um problema sério nas bobinas grandes, mas que atrapalha nas dimensões alcançadas agora.

Bibliografia:

Artigo: Monolithic mtesla-level magnetic induction by self-rolled-up membrane technology
Autores: Wen Huang, Zhendong Yang, Mark D. Kraman, Qingyi Wang, Zihao Ou, Miguel Muñoz Rojo, Ananth Saran Yalamarthy, Victoria Chen, Feifei Lian, Jimmy H. Ni, Siyu Liu, Haotian Yu, Lei Sang, Julian Michaels, Dane J. Sievers, J. Gary Eden, Paul V. Braun, Qian Chen, Songbin Gong, Debbie G. Senesky, Eric Pop, Xiuling Li
Revista: Science Advances
Vol.: 6, no. 3, eaay4508
DOI: 10.1126/sciadv.aay4508





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