W przełomowym rozwoju przemysłu elektronicznego, GrafTech International Holdings Inc. uzyskał kluczowy patentna elastyczną płytkę drukowaną zbudowanąna podłożu grafitowym przy użyciu zaawansowanych technik druku 3D. Opatentowana technologia—oficjalnie oznaczony w publikacji patentowej WO2016015032A1 oraz powiązane zgłoszenia amerykańskie, w tym US9546763—stawia firmę w czołówce szybko rozwijającego się sektora elastycznej i składanej elektroniki.

Z całkowitym portfolio 364 zgłoszenia patentowe i a 500% wzrost aktywności IP, GrafTech wykazał się agresywnym zaangażowaniem w innowacje w zakresie grafitu-opartananauce o materiałach-1-. Nowo opatentowany wynalazek stanowi znaczący kroknaprzód: elastyczna płytka drukowana z elastycznym podłożem grafitowym,na którąnałożone są warstwy dielektryczne i warstwy przewodzące prąd elektryczny—a wniektórych przykładach wykonania dodatkowe elementy elektroniczne są drukowane bezpośrednio—używając Produkcja przyrostowa 3D.

Wyzwanie związane z zarządzaniem ciepłem

Innowacja odpowiadana jedno znajbardziej uporczywych wyzwań w projektowaniu współczesnej elektroniki: rozpraszanie ciepła. W miarę jak urządzenia elektroniczne stają się coraz bardziej kompaktowe i wydajne, zarządzanie mocą cieplną komponentów, takich jak mikroprocesory, układy scalone i wysokiej-moc urządzeń optycznych stała się krytyczna. Komponenty te działają skutecznie tylko w określonych temperaturach progowych. Gdy podczas pracy gromadzi sięnadmierne ciepło,nie tylko pogarsza to wydajność komponentów, ale także zmniejsza ogólnąniezawodność systemu, anawet może prowadzić do katastrofalnej awarii.

Za każde 10°C obniżenie temperatury pracy typowego krzemowego urządzenia półprzewodnikowego,niezawodność w przybliżeniu dwukrotnie większa, a żywotność produktu znacznie wydłużona. Ta podstawowa zasada projektowania elektroniki skłoniła producentów do ciągłych poszukiwań-więcej-skuteczne rozwiązania w zakresie zarządzania ciepłem.

Jak działa technologia

Opatentowana elastyczna płytka drukowana składa się z trzech podstawowych warstw:

1. Elastyczne podłoże grafitowe – zapewniając wyjątkowe-płaska przewodność cieplna zapewniająca efektywne rozprowadzanie ciepła

2. Warstwa dielektryczna – utworzonena powierzchni podłoża grafitowego w celu izolacji elektrycznej

3. Warstwa przewodząca prąd elektryczny –nałożonyna warstwę dielektryka, tworząc rzeczywisty obwód elektryczny

Warstwa przewodząca może być wykonana z materiałów obejmujących m.in srebro, miedź czy aluminiumi może byćnakładany jako pasta przewodząca lub folia metalowa przy użyciu technik takich jak sitodruk lub druk 3D. Powstała płytka drukowana zachowuje te same właściwości zginania, co sam arkusz grafitowy promienie gięcia tak małe, jak 3,0 mm dla płyty o grubości 0,25 mm i 6,0 mm dla płyty o grubości 0,5 mm—bez uszczerbku dla integralności strukturalnej i parametrów elektrycznych.

Oznacza to, że elastyczna płytka drukowana może być zgięte, skręcone lub wielokrotnie zgięte z konfiguracji płaskiej beznegatywnego wpływuna jego funkcję płytki drukowanej—możliwość, która otwiera zupełnienowe możliwości projektowania produktu.

Zastosowania w różnych branżach

Technologia jest szczególnie dobra-nadaje się do zastosowań, gdzie rozpraszanie ciepła i ograniczenia przestrzenne sąnajważniejsze:

• Oświetlenie LED i wyświetlacze: Ponieważ producenci zwiększają jasność wyświetlaczy, diody LED zużywają więcej energii i wytwarzają więcej ciepła. Elastyczne grafitowe płytki drukowane GrafTech mogą obsługiwać diody LED, jednocześnie odprowadzając ciepło—kluczową przewagęna przyszłość-generacji wyświetlaczy LCD.

• Smartfony i tablety: Dążenie do cieńszych, lżejszych urządzeń o większej mocy obliczeniowej sprawia, że skuteczne zarządzanie temperaturą staje sięniezbędne. GrafTech TARCZA ROZPRASZAJĄCA™ linia produktów, wdrożona już w rozwiązaniach chłodzących smartfony, potwierdza ugruntowaną obecność firmyna tym rynku.

• Składane smartfony: Być możenajbardziej ekscytujące zastosowanie leży w powstającej kategorii urządzeń składanych. Elastyczny grafit-opartena płytkach drukowanych mogą służyć jako potencjalny zamiennik tradycyjnych sztywnych płytek PCB w urządzeniach, które muszą wytrzymywać wielokrotne składanie i rozkładanie.

• Elektronika donoszenia: Od inteligentnych zegarków po urządzenia monitorujące stan zdrowia — urządzenia donoszenia wymagają elastycznych, trwałych i wydajnych termicznie obwodów.

• Systemy motoryzacyjne: W-elektronika pojazdu—zwłaszcza w pojazdach elektrycznych i zaawansowanych kierowcach-systemy wspomagania—wymagają solidnego zarządzania ciepłem w zamkniętych przestrzeniach.

Szerszy trend w branży

GrafTechnie jest sam w dążeniu do elastycznej elektroniki poprzez produkcję przyrostową. Na początku 2017 roku badacze z Uniwersytet Nauki i Technologii Missouri zademonstrowali technikę bezpośredniego druku aerozolowego, która integruje elastyczne podłoża ze sztywnymi materiałami przewodzącymi. Elastyczne powierzchnie wytworzone tą metodą można wielokrotnie skręcać, rozciągać i zginać praktycznie bez pogorszenia wydajności—odzwierciedlając podstawowe zasady grafitu GrafTech-podejście oparte.

Implikacje strategiczne

Zatwierdzenie tego patentu wzmacnia pozycję GrafTech w dynamicznie rozwijającej się firmie elastyczna elektronika hybrydowa (FHE) rynek-. Jako uznany światowy lider w dziedzinie produktów z grafitu inżynieryjnego i folii o wysokiej przewodności cieplnej, firma obsługuje głównych producentów OEM w zakresie elektroniki mocy, akumulatorów do pojazdów elektrycznych i elektroniki użytkowej.

Portfolio patentów—który obejmuje powiązane zgłoszenia, takie jak US2016096736A1 (przezroczyste artykuły przewodzące) i WO2016094150A1 (elastyczne konstrukcje wsporcze z blachy grafitowej)—zapewnia kompleksową fosę własności intelektualnej wokół elastycznej technologii grafitowej GrafTech.

Patrząc w przyszłość

Ponieważ przemysł elektroniczny kontynuuje swoją trajektorię w kierunku mniejsze rozmiary, większa gęstość mocy iniespotykana dotąd elastyczność, opatentowany przez GrafTech system 3D-drukowane, elastyczne płytki drukowane z grafitu stanowią atrakcyjne rozwiązanie. Łącząc wyjątkowa przewodność cieplna grafitu z swoboda projektowania w zakresie wytwarzania przyrostowegotechnologia ta odpowiada zarównona współczesne wyzwania w zakresie zarządzania ciepłem, jak ina formę-ograniczenia czynników jutra.

Dla projektantów smartfonów, urządzeń donoszenia, systemów motoryzacyjnych inie tylko przekaz jest jasny:nadeszła era elastycznej, inteligentnej termicznie elektroniki—a GrafTech jest liderem.