Más pequeño es mejor cuando se trata de microchips, dijeron los investigadores, y al usar componentes 3D en una plataforma de fabricación de microchips 2D estandarizada, los desarrolladores pueden usar hasta 100 veces menos espacio en el chip. Un equipo de ingenieros ha impulsado el rendimiento de su previamente desarrolladoTecnología de inductor 3D al agregar hasta tres órdenes de magnitud más de inducción para satisfacer las demandas de rendimiento de los dispositivos electrónicos modernos.
En un estudio dirigido por Xiuling Li, profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Illinois y director interino del Laboratorio de Micro y Nanotecnología de Holonyak, los ingenieros introducen un inductor de microchips capaz de inducir magnéticamente decenas de militesla. Utilizando completamente integrado, tubos autoportantes con relleno de nanopartículas magnéticas, la tecnología garantiza una distribución de campo magnético condensado y almacenamiento de energía en el espacio 3D, todo mientras mantiene la pequeña huella necesaria para caber en un chip. Los hallazgos del estudio se publican en la revista Avances científicos .
Los inductores de microchips tradicionales son espirales 2D de cable relativamente grandes, y cada vuelta del cable produce una inductancia más fuerte. En un estudio anterior, el grupo de investigación de Li desarrolló inductores 3D que utilizan procesamiento 2D al cambiar a un paradigma de membrana enrollada, que permite la espiral de alambrefuera del plano y está separado por una delgada película aislante de un giro a otro. Cuando se desenrollaban, las membranas de alambre anteriores tenían 1 milímetro de largo pero ocupaban 100 veces menos espacio que los inductores 2D tradicionales. Las membranas de alambre reportadas en este trabajo son 10 vecesla longitud a 1 centímetro, lo que permite aún más giros, y una mayor inductancia, mientras ocupa aproximadamente la misma cantidad de espacio en el chip.
"Una membrana más larga significa un rodamiento más rebelde si no se controla", dijo Li. "Anteriormente, el proceso de rodamiento automático se activaba y tenía lugar en una solución líquida. Sin embargo, descubrimos que mientras trabajaba con membranas más largas, permitía el procesoocurrir en una fase de vapor nos dio un control mucho mejor para formar rollos más apretados y más uniformes "
Otro desarrollo clave en los nuevos inductores de microchips es la adición de un núcleo de hierro sólido. "Los inductores más eficientes son típicamente un núcleo de hierro envuelto con alambre de metal, que funciona bien en circuitos electrónicos donde el tamaño no es tan importante como una consideración,"Dijo Li." Pero eso no funciona a nivel de microchip, ni es propicio para el proceso de rodadura automática, por lo que necesitábamos encontrar una forma diferente ".
Para hacer esto, los investigadores llenaron las membranas ya enrolladas con una solución de nanopartículas de óxido de hierro usando un gotero pequeño.
"Aprovechamos la presión capilar, que absorbe las gotas de la solución en los núcleos", dijo Li. "La solución se seca, dejando el hierro depositado dentro del tubo. Esto agrega propiedades que son favorables en comparación con los núcleos sólidos estándar de la industria,permitiendo que estos dispositivos funcionen a una frecuencia más alta con menos pérdida de rendimiento "
Aunque es un avance significativo en la tecnología anterior, los nuevos inductores de microchip todavía tienen una variedad de problemas que el equipo está abordando, dijo Li.
"Al igual que con cualquier dispositivo electrónico en miniatura, el gran desafío es la disipación de calor", dijo. "Estamos abordando esto trabajando con colaboradores para encontrar materiales que sean mejores para disipar el calor generado durante la inducción. Si se aborda adecuadamente,la inducción de estos dispositivos podría ser de cientos a miles de militesla, lo que los hace útiles en una amplia gama de aplicaciones, incluidas la electrónica de potencia, la resonancia magnética y las comunicaciones ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, Oficina de Noticias . Original escrito por Lois Yoksoulian. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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