Într-o dezvoltare de referință pentru industria de fabricare a electronicelor, GrafTech International Holdings Inc. a obținut un brevet esențial pentru o placă de circuit flexibilă construită pe un substrat de grafit folosind tehnici avansate de imprimare 3D. Tehnologia patentata—desemnat oficial în baza publicării brevetului WO2016015032A1 și dosarele conexe ale S.U.A., inclusiv US9546763—poziționează compania în fruntea sectorului electronicelor flexibile și pliabile, care evoluează rapid.

Cu un portofoliu total de 364 cereri de brevet si a 500% creșterea activității IP, GrafTech a demonstrat un angajament agresiv față de inovația în grafit-bazată pe știința materialelor-1-. Noua invenție brevetată reprezintă un salt înainte semnificativ: o placă de circuit flexibilă cu un substrat flexibil de grafit, pe care sunt aplicate straturi dielectrice și straturi conductoare electric—iar în unele exemple de realizare, componente electronice suplimentare sunt imprimate direct—folosind Fabricare aditivă 3D.

Provocarea managementului termic

Inovația abordează una dintre cele mai persistente provocări în designul electronic modern: disiparea căldurii. Pe măsură ce dispozitivele electronice devin din ce în ce mai compacte și mai puternice, gestionând puterea termică a componentelor, cum ar fi microprocesoarele, circuitele integrate și-dispozitivele optice de putere a devenit critică. Aceste componente funcționează eficientnumai în limitele unor temperaturi de prag specifice. Atunci când căldura excesivă se acumulează în timpul funcționării,nunumai că degradează performanța componentelor, dar reduce și fiabilitatea generală a sistemului și poate duce chiar la defecțiuni catastrofale..

Pentru fiecare 10°Reducerea C a temperaturii de funcționare a unui dispozitiv semiconductor cu siliciu tipic, fiabilitatea se dublează aproximativ, iar durata de viață a produsului se extinde semnificativ. Acest principiu fundamental al designului electronic a determinat producătorii să caute mereu-mai mult-soluții eficiente de management termic.

Cum funcționează tehnologia

Placa de circuit flexibilă patentată cuprinde trei straturi esențiale:

1. Un substrat flexibil de grafit – oferind excepțional în-conductivitate termică plană pentru răspândirea eficientă a căldurii

2. Un strat dielectric – format pe suprafața substratului de grafit pentru izolarea electrică

3. Un strat conductiv electric – aplicat pe stratul dielectric pentru a forma circuitul electric propriu-zis

Stratul conductiv poate fi fabricat din materiale inclusiv argint, cupru sau aluminiuși poate fi aplicat ca pastă conductoră sau folie metalică folosind tehnici precum serigrafie sau imprimare 3D. Placa de circuit rezultată menține aceleași caracteristici de încovoiere ca și placa de grafit în sine, realizând raze de îndoire de 3,0 mm pentru o placă de 0,25 mm grosime şi 6,0 mm pentru o placă de 0,5 mm grosime—fără a compromite integritatea structurală sau performanța electrică.

Aceasta înseamnă că placa de circuit flexibilă poate fi îndoit, răsucit sau îndoit în mod repetat dintr-o configurație plană fără impactnegativ asupra funcției sale ca placă de circuite—o capacitate care deschide posibilități completnoi pentru proiectarea produsului.

Aplicații în diverse industrii

Tehnologia este deosebit de bună-potrivite aplicaţiilor în care disiparea căldurii și constrângerile spațiale sunt primordiale:

• Iluminare și display LED: Pe măsură ce producătorii cresc luminozitatea afișajului, LED-urile consumă mai multă energie și generează mai multă căldură. Plăcile de circuite flexibile din grafit de la GrafTech pot suporta LED-uri, disipând simultan căldura—un avantaj critic pentru următorul-display-uri LCD de generație.

• Smartphone-uri și tablete: Împingerea către dispozitive mai subțiri, mai ușoare, cu putere de procesare mai mare, face ca managementul termic eficient să fie esențial. GrafTech's SCURT DE împrăștiere™ Linia de produse, deja implementată în soluțiile de răcire pentru smartphone-uri, demonstrează prezența consacrată a companiei pe această piață.

• Smartphone-uri pliabile: Poate cea mai interesantă aplicație se află în categoria emergentă de dispozitive pliabile. Grafit flexibil-plăci de circuite bazate ar putea servi ca un potenţial înlocuitor pentru PCB-urile rigide tradiţionale în dispozitive care trebuie să suporte plieri și desfășurări repetate.

• Electronice purtabile: De la ceasuri inteligente la dispozitive de monitorizare a sănătății, dispozitivele portabilenecesită circuite flexibile, durabile și eficiente termic.

• Sisteme Auto: In-electronica vehiculului—în special cele din vehiculele electrice și șofer avansat-sisteme de asistență—necesită un management termic robust în spații închise.

O tendință mai largă în industrie

GrafTechnu este singurul care urmărește electronice flexibile prin fabricarea aditivă. La începutul lui 2017, cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din Missouri a demonstrat o tehnică de imprimare directă cu aerosoli care integrează substraturi flexibile cu materiale conductoare rigide. Suprafețele elastice produse prin această metodă pot fi răsucite, întinse și îndoite în mod repetat, practic fărănicio degradare a performanței—reluând principiile de bază ale grafitului GrafTech-abordare bazată.

Implicații strategice

Aprobarea acestui brevet întărește poziția GrafTech într-o dezvoltare rapidă electronice hibride flexibile (FHE) piata-. În calitate de lider recunoscut lanivel mondial în produse de inginerie din grafit și filme cu conductivitate termică ridicată, compania deservește producătorii OEM importanți din domeniul electronicii de putere, bateriile pentru vehicule electrice și electronicele de larg consum.

Portofoliul de brevete—care include dosare aferente precum US2016096736A1 (articole conductoare transparente) şi WO2016094150A1 (structuri flexibile de susținere a foii de grafit)—oferă un șanț cuprinzător al proprietății intelectuale în jurul tehnologiei flexibile de grafit GrafTech.

Privind înainte

Pe măsură ce industria electronică își continuă traiectoria către factori de formă mai mici, densități de putere mai mari și flexibilitate fără precedent, 3D brevetat de GrafTech-plăcile de circuite flexibile imprimate din grafit oferă o soluție convingătoare. Prin combinarea conductivitate termică excepțională a grafitului cu libertatea de proiectare a producției aditive, tehnologia abordează atât provocările de management termic de astăzi, cât și forma-constrângerile factorilor de mâine.

Pentru designerii de smartphone-uri, wearable, sisteme auto șinunumai, mesajul este clar: era electronică flexibilă și inteligentă termic a sosit—iar GrafTech este în frunte.