伊利诺伊大学开发了一个3D微芯片电感器，以充分利用3D结构空间

发表在《华尔街日报》的研究,科学的进步,显示通过使用基础,下班磁nanoparticle-filled管,新的电感器可以确保一个浓缩的磁场分布以及能量储存在3 d空间的同时同时保持所需的微小的足迹在芯片上。

新研究背后的团队受到了领导的Xiuling李他是伊利诺伊大学(University of Illinois)电子和计算机工程教授，也是麻省理工学院(mit)的临时主任Holonyak Micro＆纳米技术实验室。

扩展芯片功能

工程师们一直在研究的使芯片小几十年。

如果没有几个电子元件的微型化，智能手机技术中的许多技术进步——更普遍地说，物联网——是不可能实现的。雷竞技最新app当观察微芯片电感时，特别值得注意的是，这些组件通常是由2D螺旋线制成的。导线每转一圈就产生更强的电感。

这是一项复杂的技术，在过去几年中一直持续改善电子产品。雷竞技最新app尽管如此，2D结构还意味着芯片的二维表面存在空间限制。

研究人员试图试验3D结构来规避这些障碍，但它们的成功目前受到三维结构结构，电流处理和磁性材料集成的现有能力。在以前的一项研究中，Xiuling Li的团队通过切换到自卷上膜纳米技术，使用2D处理创建了3D电感器，这允许螺旋从平面螺旋，并由转弯的绝缘薄膜分开。

当完全展开时，线膜长度为1毫米（比传统2D电感小约100倍）。“薄膜越长，如果不加以控制，滚动就越难以控制，”李解释道。

“以前，自滚过程是在液体溶液中触发和发生的，”她补充说。“然而，我们发现，当使用更长的薄膜时，允许过程发生在气相中，让我们更好地控制形成更紧、更均匀的卷。”换句话说，通过在标准化的2D微芯片上使用这些3D组件，开发者应该能够使用多达1 / 100的芯片空间。

轧制微电感架构的扫描电子显微镜。使用的图像礼貌Xiuling Li等，科学推进（2020）

在芯片感应

在基本水平上，电感器是一种无源的双端电气元件，当电流流过它时，它将能量储存在磁场中。

当这种情况发生时，在导体周围循环的磁通量的方向和流过同一导体的电流的方向之间就产生了一种关系。这种现象被称为“弗莱明的右手规则“。通过磁通量的移动，在磁通量的情况下，次级电压也被引入到相同的线圈中，因为它抵抗或者反对有助于其流量的电流的任何变化。

电感器通常由围绕中心芯缠绕的电线形成，该电线通常成形为直圆柱杆或连续环或环以集中其磁通量。在微芯片电感器的情况下，它们通常由铁或铁氧体制成，并用焊膏置于印刷电路板（PCB）的顶部，然后焊接。

“效率最高的电感器通常是包裹着金属丝的铁芯，这种电感器在尺寸不那么重要的电路中工作得很好，”李说,评论新发现。“但这在微芯片水平上不起作用，也不利于自动滚动过程，所以我们需要找到另一种方法。”她补充说。

为了解决这个问题，研究人员使用微小滴管填充有氧化铁纳米粒子溶液的已经卷起的膜。“我们利用毛细管压力，把液滴吸进岩心，”李解释道。溶液干燥后，铁沉积在管内。与行业标准的固态核心相比，这增加了性能优势，使这些设备能够在更低的性能损失下以更高的频率运行。”

施林李，电气和计算机工程教授，LED研究的重点是开发Microchip电感。使用的图像礼貌Xiuling李。

下一个步骤

芯片电感主要用于电力和设计用于从其他设备发送和接收无线电频率信号的电力和电子设备。在这些能力和紧凑的尺寸中，它们通常用于电力线，RF收发器，计算机，甚至在植入动物中的微芯片中。

虽然新发现为微芯片未来的性能提供了一个有趣的潜力，但李说，新的微芯片电感器仍有各种各样的问题需要解决。“和任何小型电子设备一样，最大的挑战是散热，”她说。

李阐述了该团队目前如何与斯坦福大学，合肥技术大学，中国和特纳特大学，荷兰的合作者合作，找到更好的材料散发诱导期间产生的热量。

“如果正确寻址，这些器件的磁诱导可能与数百到数千毫秒大，”李估计，“使它们在电力电子、磁共振成像和通信等广泛应用中发挥作用。”雷竞技最新app