Microchave eletrônica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/04/2003

Pesquisadores da Universidade de Illinois (Estados Unidos) desenvolveram um microdispositivo eletromecânico ( MEMS: "MicroElectroMechanical System" ) que pode ser integrado nas tecnologias atuais de microeletrônica, provendo alta velocidade, maior largura de banda e baixa perda. A microchave exige baixa voltagem para acionamento, podendo ser utilizada em comunicações via satélite, aplicações sem fio e radares.

O dispositivo consiste em um minúsculo pedaço de metal que se move para cima ou para baixo em menos do que 25 microsegundos. A grande vantagem das pequenas dimensões é a perda de apenas cerca de 0,1 dB.

A parte central do interruptor, medindo 150 micra de largura por 200 de comprimento, foi construído com a deposição de uma fina camada de ouro sobre um molde de material foto-sensível. Com a posterior dissolução do molde, bastou posicionar o interruptor no lugar. Ele foi então colocado entre vigas de suporte com espaço suficiente para permitir seu movimento para cima e para baixo.

"Quando o interruptor está 'para cima' o gatilho metálico forma uma ponte que expande um segmento do guia de ondas coplanar que permite que o sinal passe," explica Milton Feng, coordenador da pesquisa. "Mas a aplicação de uma voltagem irá puxar o gatilho para baixo, colocando-o em contato com a linha do sinal, criando um curto-circuito que bloqueia a transmissão do sinal."

A distância entre o gatilho metálico e o eletrodo base é de cerca de 3 micra, o qual é capaz de prover um isolamento acima de 22 dB para sinais com freqüências de até 40 GHz. Para fazer o interruptor funcionar é necessária a aplicação de uma tensão de 15 volts.

O principal problema encontrado pelos pesquisadores para obter um desempenho adequado da microchave foi a tendência que o gatilho metálico possui de formar uma camada dielétrica sob o eletrodo base, como resultado de carga eletrostática acumulada. Para evitar que esta carga se acumule, os pesquisadores adicionaram uma pequena barra que limita o movimento descendente do gatilho. Esta barra evita que o gatilha se mova além do eletrodo e entre em contato com o dielétrico.

Os testes de confiabilidade mostraram que a microchave pode atingir um ciclo operacional de até 780 milhões de acionamentos. Os pesquisadores esperam que esse número possa ser melhorado com a diminuição da voltagem de acionamento para aquém dos 10 volts. Isto poderá tornar o dispositivo a primeira chave MEMS disponível pronta para utilização em produtos comerciais.