Elektroniikkateollisuuden merkittävässä kehityksessä GrafTech International Holdings Inc. on hankkinut keskeisen patentin joustavalle piirilevylle, joka on rakennettu grafiittisubstraatille edistyneitä 3D-tulostustekniikoita käyttäen. Patentoitu tekniikka—virallisestinimetty patenttijulkaisun alla WO2016015032A1 ja siihen liittyvät yhdysvaltalaiset hakemukset mukaan lukien US9546763—asettaa yrityksennopeasti kehittyvän joustavan ja taitettavan elektroniikkaalan eturintamaan.

Kokonaisportfoliolla 364 patenttihakemusta ja a 500% IP-toiminnan lisääntyminen, GrafTech on osoittanut aggressiivista sitoutumista grafiitin innovaatioihin-materiaalitieteeseen perustuvaa-1-. Äskettäin patentoitu keksintö edustaa merkittävää harppausta eteenpäin: joustava piirilevy, jossa on joustava grafiittisubstraatti, jolle levitetään dielektrisiä kerroksia ja sähköä johtavia kerroksia.—ja joissakin suoritusmuodoissa ylimääräiset elektroniset komponentit tulostetaan suoraan—käyttämällä 3D-lisäaineiden valmistus.

Thermal Management Challenge

Innovaatio vastaa yhteen modernin elektroniikkasuunnittelun sitkeimmistä haasteista: lämmön hajoaminen. Kun elektronisista laitteista tulee yhä kompaktimpia ja tehokkaampia,ne hallitsevat komponenttien, kuten mikroprosessorien, integroitujen piirien ja korkean tason lämpötehoa.-tehooptisista laitteista on tullut kriittisiä. Nämä komponentit toimivat tehokkaasti vain tietyissä kynnyslämpötiloissa. Kun liiallinen lämpö kerääntyy käytön aikana, se ei vain heikennä komponenttien suorituskykyä, vaan myös heikentää järjestelmän yleistä luotettavuutta ja voi jopa johtaa katastrofaaliseen vikaan..

Jokaista 10:tä kohti°C:n aleneminen tyypillisen piipuolijohdelaitteen käyttölämpötilassa, luotettavuusnoin kaksinkertaistuu ja tuotteen käyttöikä pidentää merkittävästi. Tämä elektroniikan suunnittelun perusperiaate on ajanut valmistajat etsimään koskaan-lisää-tehokkaita lämmönhallintaratkaisuja.

Miten tekniikka toimii

Patentoitu joustava piirilevy koostuu kolmesta olennaisesta kerroksesta:

1. Joustava grafiittisubstraatti – tarjoaa poikkeuksellista sisään-tasainen lämmönjohtavuus tehokkaaseen lämmönlevitykseen

2. Dielektrinen kerros – muodostettu grafiittisubstraatin pinnalle sähköeristystä varten

3. Sähköä johtava kerros – levitetään dielektriselle kerrokselle todellisen sähköpiirin muodostamiseksi

Johtava kerros voidaan valmistaa materiaaleista, mukaan lukien hopeaa, kuparia tai alumiiniaja sitä voidaan levittää johdinpastana tai metallikalvona käyttämällä tekniikoita, kuten silkkitulostus tai 3D-tulostus. Tuloksena oleva piirilevy säilyttää samat taivutusominaisuudet kuin itse grafiittilevy, mikä saavutetaan taivuta säteet jopa 3,0 mm 0,25 mm paksulle levylle ja 6,0 mm 0,5 mm paksulle levylle—Rakenteellista eheyttä tai sähköistä suorituskykyä heikentämättä.

Tämä tarkoittaa, että joustava piirilevy voi olla taipunut, kiertynyt tai toistuvasti taipunut tasomaisesta konfiguraatiosta ilmannegatiivista vaikutusta sen toimintaan piirilevynä—kyky, joka avaa täysin uusia mahdollisuuksia tuotesuunnitteluun.

Sovellukset eri toimialoilla

Tekniikka on erityisen hyvä-sopii sovelluksiin, joissa lämmön hajoaminen ja tilarajoitteet ovat ensiarvoisen tärkeitä:

• LED-valot janäytöt: Kun valmistajat lisäävätnäytön kirkkautta, LEDit kuluttavat enemmän virtaa ja tuottavat enemmän lämpöä. GrafTechin joustavat grafiittipiirilevyt voivat tukea LEDejä ja samalla haihduttaa lämpöä—kriittinen etu seuraavalle-sukupolven LCD-näytöt.

• Älypuhelimet ja tabletit: Työntö kohti ohuempia, kevyempiä laitteita, joilla on suurempi prosessointiteho, tekee tehokkaan lämmönhallinnan välttämättömäksi. GrafTech SPREADERSHIELD™ tuotelinja, joka on jo otettu käyttöön älypuhelinten jäähdytysratkaisuissa, osoittaa yhtiön vakiintuneen läsnäolonnäillä markkinoilla.

• Taitettavat älypuhelimet: Ehkä jännittävin sovellus onnousevassa taitettavassa laitekategoriassa. Joustava grafiitti-perustuvat piirilevyt voisivat toimia a mahdollisuus korvata perinteiset jäykät piirilevyt laitteissa, joiden on kestettävä toistuva taittaminen ja avaaminen.

• Käytettävä elektroniikka: Älykelloista terveyden seurantalaitteisiin puettavat laitteet vaativat joustavia, kestäviä ja lämpötehokkaita piirejä.

• Autojen järjestelmät: sisään-ajoneuvojen elektroniikka—erityisesti sähköajoneuvoissa ja edistyneissä kuljettajissa-avustusjärjestelmiä—vaativat vankkaa lämmönhallintaa ahtaissa tiloissa.

Laajempi teollisuustrendi

GrafTech ei ole yksin pyrkiessään joustavaan elektroniikkaan additiivisen valmistuksen avulla. Vuoden 2017 alussa tutkijat klo Missourin tiede- ja teknologiayliopisto esitteli suoraa aerosolipainotekniikkaa, joka yhdistää joustavat alustat jäykkien johtavien materiaalien kanssa. Tällä menetelmällä valmistettuja elastisia pintoja voidaan toistuvasti kiertää, venyttää ja taivuttaa käytännössä ilman suorituskyvyn heikkenemistä—toistaa GrafTechin grafiitin perusperiaatteita-perustuva lähestymistapa.

Strategiset vaikutukset

Tämän patentin hyväksyminen vahvistaa GrafTechin asemaanopeasti laajentuvassa joustava hybridielektroniikka (FHE) markkinoille-. Tunnistettujen grafiittituotteiden ja korkean lämmönjohtavuuden omaavien kalvojen maailmanlaajuisena johtajana yritys palvelee suuria OEM-valmistajia tehoelektroniikan, sähköajoneuvojen akkupakkausten ja kulutuselektroniikan alalla.

Patenttisalkku—joka sisältää aiheeseen liittyviä ilmoituksia, kuten US2016096736A1 (läpinäkyvät johtavat tuotteet) ja WO2016094150A1 (joustavat grafiittilevyn tukirakenteet)—tarjoaa kattavan immateriaalioikeuksien vallihauta GrafTechin joustavan grafiittiteknologian ympärille.

Katse eteenpäin

Elektroniikkateollisuuden jatkaessa kehityskulkuaan kohti pienemmät muototekijät, korkeammat tehotiheydet ja ennennäkemätön joustavuus, GrafTechin patentoima 3D-painetut joustavat grafiittipiirilevyt tarjoavat vakuuttavan ratkaisun. Yhdistämällä grafiitin poikkeuksellinen lämmönjohtavuus kanssa lisäaineiden valmistuksen suunnitteluvapaus, teknologia vastaa sekänykypäivän lämmönhallinnan haasteisiin että muotoon-huomisen tekijärajoitukset.

Älypuhelimien, puettavien laitteiden, autojärjestelmien ja muiden suunnittelijoille viesti on selvä: joustavan, lämpöälykkään elektroniikan aikakausi on saapunut.—ja GrafTech johtaa tietä.