Az elektronikai gyártóipar mérföldkőnek számító fejlesztése során GrafTech International Holdings Inc. kulcsfontosságú szabadalmat szerzett egy rugalmas áramköri lapra, amelyet fejlett 3Dnyomtatási technikákkal építettek grafit hordozóra. A szabadalmaztatott technológia—szabadalom közzététele alatt hivatalosan megjelölt WO2016015032A1 és a kapcsolódó egyesült államokbeli bejelentések, beleértve US9546763—a céget a gyorsan fejlődő rugalmas és összecsukható elektronikai szektor élére helyezi.

A teljes portfólióval 364 szabadalmi bejelentés és a 500% az IP aktivitásnövekedése, A GrafTech agresszív elkötelezettséget mutatott a grafit innovációja iránt-anyagtudományon alapuló-1-. Az újonnan szabadalmaztatott találmány jelentős előrelépést jelent: egy rugalmas áramköri kártya rugalmas grafit hordozóval, amelyre dielektromos rétegeket és elektromosan vezető rétegeket visznek fel.—és egyes kiviteli alakoknál további elektronikus alkatrészeket közvetlenülnyomtatnak—segítségével 3D additív gyártás.

A hőkezelési kihívás

Az innováció a modern elektronikai tervezés egyik legmaradandóbb kihívására ad választ: hőleadás. Ahogy az elektronikai eszközök egyre kompaktabbá és erősebbé válnak, az olyan alkatrészek hőteljesítményének kezelése, mint a mikroprocesszorok, integrált áramkörök és-Az erősáramú optikai eszközök kritikussá váltak. Ezek az alkatrészek csak meghatározott küszöbhőmérsékleten működnek hatékonyan. Ha túlzott hő halmozódik fel működés közben, aznemcsak az alkatrészek teljesítményét rontja, hanem a rendszer általános megbízhatóságát is, és akár katasztrofális meghibásodáshoz is vezethet..

Minden 10-ért°Csökken egy tipikus szilícium félvezető eszköz működési hőmérséklete, a megbízhatóság körülbelül megkétszereződik, a termék élettartama pedig jelentősen meghosszabbodik. Az elektronikai tervezés ezen alapelve arra késztette a gyártókat, hogy mindig is keressenek-több-hatékony hőkezelési megoldások.

Hogyan működik a technológia

A szabadalmaztatott rugalmas áramköri lap három alapvető rétegből áll:

1. Rugalmas grafit hordozó – kivételes in-sík hővezető képesség a hatékony hőterjedés érdekében

2. Dielektromos réteg – a grafit szubsztrátum felületén kialakítva elektromos szigetelés céljából

3. Elektromosan vezető réteg – rákenjük a dielektromos rétegre, hogy kialakítsuk a tényleges elektromos áramkört

A vezető réteg olyan anyagokból készülhet, mint pl ezüst, réz vagy alumínium, és felhordható vezetőpasztaként vagy fémfóliaként olyan technikák alkalmazásával, mint pl szitanyomás vagy 3Dnyomtatás. Az így kapott áramköri kártya ugyanazokat a hajlítási jellemzőket tartja meg, mint maga a grafitlap, ami eléri 0,25 mm vastag tábla esetén akár 3,0 mm-es hajlítási sugarak is lehetnek és 6,0 mm 0,5 mm vastag táblánál—a szerkezeti integritás vagy az elektromos teljesítmény veszélyeztetésenélkül.

Ez azt jelenti, hogy a rugalmas áramköri lap lehet hajlított, csavart vagy többször hajlított sík konfigurációból, anélkül, hogynegatív hatással lenne áramköri funkciójára—egy olyan képesség, amely teljesen új lehetőségeketnyit meg a terméktervezésben.

Alkalmazások az iparágakban

A technológia különösen jó-alkalmas olyan alkalmazásokra, ahol hőleadás és térbeli korlátok a legfontosabbak:

• LED világítás és kijelzők: Ahogy a gyártóknövelik a kijelző fényerejét, a LED-ek több energiát fogyasztanak és több hőt termelnek. A GrafTech rugalmas grafit áramköri lapjai támogatják a LED-eket, miközben egyidejűleg elvezetik a hőt—kritikus előny a következőre-generációs LCD kijelzők.

• Okostelefonok és táblagépek: A vékonyabb, könnyebb,nagyobb feldolgozási teljesítménnyel rendelkező eszközök felé való törekvés elengedhetetlenné teszi a hatékony hőkezelést. GrafTech SPREADERSHIELD™ Az okostelefonok hűtési megoldásaiban már alkalmazott termékcsalád jól mutatja a vállalat meghonosodott jelenlétét ezen a piacon.

• Összecsukható okostelefonok: A legizgalmasabb alkalmazás talán a feltörekvő összecsukható készülék kategóriában található. Rugalmas grafit-alapú áramköri lapok szolgálhatnának a a hagyományos merev PCB-k lehetséges helyettesítése azokban az eszközökben, amelyeknek el kell viselniük az ismételt összecsukást és kibontást.

• Viselhető elektronika: Az okosóráktól az állapotfigyelő eszközökig a hordható eszközök rugalmas, tartós és hőhatékony áramkört igényelnek.

• Autóipari rendszerek: Be-jármű elektronika—különösen az elektromos járművekben és a haladó vezetőkben-segítő rendszerek—erős hőkezelést igényelnek szűk helyeken.

Egy szélesebb iparági trend

A GrafTechnincs egyedül a rugalmas elektronika fejlesztésében az additív gyártás révén. 2017 elején a kutatók a Missouri Tudományos és Technológiai Egyetem közvetlen aeroszolosnyomtatási technikát mutatott be, amely rugalmas szubsztrátokat merev vezető anyagokkal integrál. Az ezzel a módszerrel előállított rugalmas felületek többszörösen csavarhatók,nyújthatók és hajlíthatók gyakorlatilag teljesítményromlásnélkül—a GrafTech grafitjának alapelveit visszhangozza-alapú megközelítés.

Stratégiai vonatkozások

A szabadalom jóváhagyása megerősíti a GrafTech pozícióját a gyorsan bővülő piacon rugalmas hibrid elektronika (FHE) piacra-. A tervezett grafittermékek és anagy hővezetőképességű fóliák területén elismert globális vezetőként a vállalat anagy teljesítményű elektronikai cikkek, az elektromos járművek akkumulátorai és a fogyasztói elektronikai cikkeknagy OEM-jeit szolgálja ki.

A szabadalmi portfólió—amely magában foglalja a kapcsolódó bejelentéseket, mint pl US2016096736A1 (átlátszó vezetőképes cikkek) és WO2016094150A1 (rugalmas grafitlemez tartószerkezetek)—átfogó szellemi tulajdonjogot biztosít a GrafTech rugalmas grafittechnológiája körül.

Előre tekintve

Ahogy az elektronikai ipar folytatja pályáját afelé kisebb formai tényezők,nagyobb teljesítménysűrűség és példátlan rugalmasság, a GrafTech szabadalmaztatott 3D-anyomtatott rugalmas grafit áramköri lapok lenyűgöző megoldást kínálnak. Kombinálva a a grafit kivételes hővezető képessége a az additív gyártás tervezési szabadsága, a technológia mind a mai hőkezelési kihívásokat, mind pedig a formát kezeli-a holnap tényezőkorlátai.

Az okostelefonok, hordható eszközök, autóipari rendszerek és egyéb tervezők számára az üzenet egyértelmű: elérkezett a rugalmas, termikusan intelligens elektronika korszaka—és a GrafTech az élen jár.