Dans le cadre d'un développement historique pour l'industrie de la fabrication électronique, GrafTech International Holdings Inc. a obtenu un brevet essentiel pour un circuit imprimé flexible construit sur un substrat en graphite à l'aide de techniques d'impression 3D avancées. La technologie brevetée—officiellement désigné sous publication de brevet WO2016015032A1 et les dépôts américains connexes, y compris US9546763—positionne l'entreprise à l'avant-garde du secteur de l'électronique flexible et pliable en évolution rapide.

Avec un portefeuille total de 364 demandes de brevet et un 500% augmentation de l’activité IP, GrafTech a démontré un engagement agressif envers l'innovation dans le graphite-basé sur la science des matériaux-1-. L'inventionnouvellement brevetée représente un grand pas en avant : une carte de circuit imprimé flexible dotée d'un substrat en graphite flexible, sur lequel des couches diélectriques et des couches électriquement conductrices sont appliquées.—et dans certains modes de réalisation, des composants électroniques supplémentaires sont imprimés directement—en utilisant Fabrication additive 3D.

Le défi de la gestion thermique

L’innovation répond à l’un des défis les plus persistants de la conception électronique moderne : dissipation thermique. À mesure que les appareils électroniques deviennent de plus en plus compacts et puissants, la gestion de la puissance thermique des composants tels que les microprocesseurs, les circuits intégrés et les hautes performances-les dispositifs optiques de puissance sont devenus critiques. Ces composantsne fonctionnent efficacement qu’à des températures seuils spécifiques. Lorsqu'une chaleur excessive s'accumule pendant le fonctionnement, elle dégradenon seulement les performances des composants, mais réduit également la fiabilité globale du système et peut même conduire à une panne catastrophique..

Pour chaque 10°C réduction de la température de fonctionnement d'un dispositif semi-conducteur au silicium typique, la fiabilité double environ et la durée de vie du produit s'allonge considérablement. Ce principe fondamental de la conception électronique a poussé les fabricants à rechercher toujours plus-plus-des solutions efficaces de gestion thermique.

Comment fonctionne la technologie

Le circuit imprimé flexible breveté comprend trois couches essentielles:

1. Un substrat en graphite flexible – fournir des services exceptionnels-conductivité thermique plane pour une diffusion efficace de la chaleur

2. Une couche diélectrique – formé sur la surface du substrat de graphite pour l'isolation électrique

3. Une couche électriquement conductrice – appliqué sur la couche diélectrique pour former le circuit électrique réel

La couche conductrice peut être fabriquée à partir de matériaux comprenant argent, cuivre ou aluminium, et peut être appliqué sous forme de pâte conductrice ou de feuille métallique en utilisant des techniques telles que sérigraphie ou impression 3D. Le circuit imprimé résultant conserve les mêmes caractéristiques de flexion que la feuille de graphite elle-même, obtenant rayons de courbure aussi serrés que 3,0 mm pour une planche de 0,25 mm d'épaisseur et 6,0 mm pour une planche de 0,5 mm d'épaisseur—sans compromettre l’intégrité structurelle ou les performances électriques.

Cela signifie que le circuit imprimé flexible peut être plié, tordu ou fléchi à plusieurs reprises à partir d'une configuration planaire sans impactnégatif sur sa fonction de circuit imprimé—une capacité qui ouvre des possibilités entièrementnouvelles pour la conception de produits.

Applications dans tous les secteurs

La technologie est particulièrement bien-adapté aux applications où Dissipation thermique et contraintes spatiales sont primordiaux :

• Éclairage et écrans LED: À mesure que les fabricants augmentent la luminosité de l’écran, les LED consomment plus d’énergie et génèrent plus de chaleur. Les cartes de circuits imprimés flexibles en graphite de GrafTech peuvent prendre en charge les LED tout en dissipant simultanément la chaleur—un avantage crucial pour la prochaine-écrans LCD de génération.

• Smartphones et tablettes: La tendance vers des appareils plus fins, plus légers et dotés d’une puissance de traitement plus élevée rend essentielle une gestion thermique efficace. GrafTech BOUCLIER D'ÉPANDAGE™ La gamme de produits, déjà déployée dans les solutions de refroidissement pour smartphones, démontre la présence établie de l'entreprise sur ce marché.

• Smartphones pliables: L’application la plus intéressante réside peut-être dans la catégorie émergente des appareils pliables. Graphite souple-les cartes de circuits imprimés pourraient servir de remplacement potentiel des PCB rigides traditionnels dans les appareils qui doivent supporter des pliages et dépliages répétés.

• Électronique portable: Des montres intelligentes aux appareils de surveillance de la santé, les appareils portables exigent des circuits flexibles, durables et thermiquement efficaces..

• Systèmes automobiles: Dans-électronique du véhicule—en particulier ceux des véhicules électriques et des conducteurs avancés-systèmes d'assistance—nécessitent une gestion thermique robuste dans les espaces confinés.

Une tendance plus large du secteur

GrafTechn'est pas le seul à s'intéresser à l'électronique flexible grâce à la fabrication additive. Début 2017, des chercheurs de Université des sciences et technologies du Missouri a démontré une technique d'impression directe en aérosol qui intègre des substrats flexibles avec des matériaux conducteurs rigides. Les surfaces élastiques produites grâce à cette méthode peuvent être tordues, étirées et pliées à plusieurs reprises sans pratiquement aucune dégradation des performances.—faisant écho aux principes fondamentaux du graphite de GrafTech-approche basée.

Implications stratégiques

L'approbation de ce brevet renforce la position de GrafTech dans le secteur en pleine expansion électronique hybride flexible (FHE) marché-. En tant que leader mondial reconnu dans le domaine des produits en graphite et des films à haute conductivité thermique, la société sert les principaux équipementiers dans les domaines de l'électronique de puissance, des batteries de véhicules électriques et de l'électronique grand public.

Le portefeuille de brevets—qui comprend des dépôts connexes tels que US2016096736A1 (articles conducteurs transparents) et WO2016094150A1 (structures de support en feuille de graphite flexible)—fournit un fossé de propriété intellectuelle complet autour de la technologie de graphite flexible de GrafTech.

Regarder vers l'avenir

Alors que l'industrie électronique poursuit sa trajectoire vers facteurs de forme plus petits, densités de puissance plus élevées et flexibilité sans précédent, la technologie 3D brevetée de GrafTech-les cartes de circuits imprimés en graphite flexible offrent une solution convaincante. En combinant les conductivité thermique exceptionnelle du graphite avec le liberté de conception de la fabrication additive, la technologie répond à la fois aux défis de gestion thermique d'aujourd'hui et à la forme-contraintes factorielles de demain.

Pour les concepteurs de smartphones, de dispositifs portables, de systèmes automobiles et au-delà, le message est clair : l'ère de l'électronique flexible et thermiquement intelligente est arrivée.—et GrafTech ouvre la voie.