V přelomovém vývoji pro průmysl výroby elektroniky, Společnost GrafTech International Holdings Inc. zajistila klíčový patentna flexibilní obvodovou desku zkonstruovanouna grafitovém substrátu pomocí pokročilých technik 3D tisku. Patentovaná technologie—oficiálně označený podle zveřejnění patentu W02016015032A1 a souvisejících podání v USA včetně US9546763—staví společnost do čela rychle se rozvíjejícího odvětví flexibilní a skládací elektroniky.

S celkovým portfoliem 364 patentových přihlášek a a 500% zvýšení aktivity IP, GrafTech prokázal agresivní závazek k inovacím v grafitu-založenéna materiálové vědě-1-. Nově patentovaný vynález představuje významný skok vpřed: flexibilní obvodová deska s flexibilním grafitovým substrátem,na který jsounaneseny dielektrické vrstvy a elektricky vodivé vrstvy.—a vněkterých provedeních jsou další elektronické komponenty tištěny přímo—pomocí 3D aditivní výroba.

Thermal Management Challenge

Inovace řeší jednu znejtrvalejších výzev v moderním designu elektroniky: odvod tepla. S tím, jak se elektronická zařízení stávají stále kompaktnějšími a výkonnějšími, zvládají tepelný výstup komponent, jako jsou mikroprocesory, integrované obvody a vysoké-výkonová optická zařízení se stala kritickou. Tyto komponenty fungují efektivně pouze v rámci specifických prahových teplot. Když se během provozunahromadínadměrné teplo,nejenže to sníží výkon komponent, ale také sníží celkovou spolehlivost systému a může dokonce vést ke katastrofálnímu selhání.

Za každých 10°C snížení provozní teploty typického křemíkového polovodičového zařízení, spolehlivost se přibližně zdvojnásobí a životnost produktu se výrazně prodlouží. Tento základní princip designu elektroniky vedl výrobce kneustálému hledání-více-efektivní řešení tepelného managementu.

Jak technologie funguje

Patentovaná flexibilní obvodová deska obsahuje tři základní vrstvy:

1. Flexibilní grafitový substrát – poskytující výjimečné v-rovinná tepelná vodivost pro efektivní šíření tepla

2. Dielektrická vrstva – vytvořenýna povrchu grafitového substrátu pro elektrickou izolaci

3. Elektricky vodivá vrstva –nanesenýna dielektrickou vrstvu, aby vytvořil skutečný elektrický obvod

Vodivá vrstva může být vyrobena z materiálů včetně stříbro, měďnebo hliníka mohou být aplikovány jako vodivá pastanebo kovová fólie za použití technik, jako jenapř sítotisknebo 3D tisk. Výsledná deska s plošnými spoji si zachovává stejné ohybové charakteristiky jako grafitová deska samotná poloměry ohybu až 3,0 mm pro desku o tloušťce 0,25 mm a 6,0 mm pro desku o tloušťce 0,5 mm—aniž by byla ohrožena strukturální integritanebo elektrický výkon.

To znamená, že flexibilní obvodová deska může být ohnuté, zkroucenénebo opakovaně ohnuté z rovinné konfigurace beznegativního dopaduna jeho funkci jako obvodové desky—schopnost, která otevírá zcelanové možnosti pro design produktů.

Aplikacenapříč odvětvími

Technologie je obzvláště dobrá-vhodné pro aplikace, kde rozptyl tepla a prostorová omezení jsou prvořadé:

• LED osvětlení a displeje: Jak výrobci zvyšují jas displeje, LED spotřebovávají více energie a generují více tepla. Flexibilní grafitové obvodové desky GrafTech mohou podporovat LED diody a současně odvádět teplo—kritická výhoda pro příště-generace LCD displejů.

• Smartphony a tablety: Posun směrem k tenčím a lehčím zařízením s vyšším výpočetním výkonem jenezbytný pro efektivní řízení teploty. GrafTech SPREADERSHIELD™ produktová řada, která je jižnasazena v řešeních chlazení chytrých telefonů, dokazuje zavedenou přítomnost společnostina tomto trhu.

• Skládací smartphony: Snadnejvíce vzrušující aplikace leží vnově vznikající kategorii skládacích zařízení. Flexibilní grafit-desky plošných spojů mohou sloužit jako a potenciálnínáhrada tradičních pevných PCB v zařízeních, která musí vydržet opakované skládání a rozkládání.

• Nositelná elektronika: Od chytrých hodinek po zařízení pro sledování zdraví –nositelná zařízení vyžadují flexibilní, odolné a tepelně účinné obvody.

• Automobilové systémy: V-elektronika vozidla—zejména u elektrických vozidel a pokročilého řidiče-asistenční systémy—vyžadují robustní tepelné řízení ve stísněných prostorách.

Širší průmyslový trend

GrafTechnení sám, kdo usiluje o flexibilní elektroniku prostřednictvím aditivní výroby. Začátkem roku 2017 výzkumnícina Missouri University of Science and Technology demonstroval techniku přímého aerosolového tisku, která integruje flexibilní substráty s tuhými vodivými materiály. Elastické povrchy vyrobené touto metodou lze opakovaně kroutit,natahovat a ohýbat prakticky bez snížení výkonu—odráží základní principy grafitu GrafTech-založený přístup.

Strategické důsledky

Schválení tohoto patentu posiluje pozici GrafTechu v rychle se rozvíjejícím světě flexibilní hybridní elektronika (FHE) trhu-. Jako uznávaný světový lídr v oblasti produktů z umělého grafitu a fólií s vysokou tepelnou vodivostí poskytuje společnost hlavním výrobcům OEM v oblasti výkonové elektroniky, baterií pro elektromobily a spotřební elektroniky.

Patentové portfolio—která zahrnuje související spisy jakonapř US2016096736A1 (průhledné vodivé předměty) a W02016094150A1 (flexibilnínosné konstrukce grafitových desek)—poskytuje komplexní příkop duševního vlastnictví kolem flexibilní grafitové technologie GrafTech.

Pohled dopředu

Jak elektronický průmysl pokračuje ve své trajektorii menší tvarové faktory, vyšší hustota výkonu anebývalá flexibilita, GrafTech patentovaný 3D-tištěné flexibilní grafitové desky plošných spojůnabízejí přesvědčivé řešení. Kombinací výjimečná tepelná vodivost grafitu s konstrukční svoboda aditivní výroby, tato technologie se zabývá jak dnešními výzvami tepelného managementu, tak formou-faktorová omezení zítřka.

Pronávrháře chytrých telefonů,nositelných zařízení, automobilových systémů a dalších je zpráva jasná:nastala éra flexibilní, tepelně inteligentní elektroniky.—a GrafTech vede cestu.