Поскольку электронные устройства продолжают уменьшаться в размерах, а их вычислительная мощность растет, управление температурным режимом стало одной из наиболее важных проблем в разработке современной электроники. Теперь прорыв от GrafTech International Holdings Inc. решает эту проблему.-на—использование технологии 3D-печати для создания гибких печатных плат с графитовыми подложками, которые значительно улучшают рассеивание тепла при высоких температурах.-светодиоды питания и другое тепло-генерация компонентов.

Проблема управления температурным режимом

В современных электронных устройствах тепло является врагом производительности и надежности. Микропроцессоры, интегральные схемы и другие сложные электронные компоненты обычно работают эффективно только в пределах определенных температурных порогов. Когда эти компоненты выделяют чрезмерное тепло во время работы, это не только ухудшает их производительность, но и снижает общую надежность системы.—и может даже привести к полному отказу системы.

Ставки особенно высоки для высоких-светодиоды питания. Поскольку производители постоянно стремятся к более ярким дисплеям и более ярким световым решениям, светодиоды потребляют все больше энергии. Фактически, примерно от 70 до 85 процентов входной мощности, потребляемой светодиодами, преобразуется в тепло, а не в свет.. Это тепло вредно для работы светодиодов и, если его не контролировать должным образом, может значительно сократить срок службы устройства и снизить производительность..

Надежность полупроводниковых устройств значительно повышается при более низких рабочих температурах.-. Исследования показали, что даже 10°C Повышение температуры может вдвое сократить срок службы устройства. Для проектировщиков контроль рабочей температуры имеет важное значение для увеличения срока службы и надежности компонентов..

Новое решение: 3D-Печатные гибкие графитовые платы

GrafTech, мировой лидер в производстве графитовых и углеродных продуктов-, разработала инновационный подход к управлению температурным режимом. Используя технологию 3D-печати, компания изобрела гибкую печатную плату с гибкой графитовой подложкой.. С помощью 3D-печати диэлектрические слои и электропроводящие слои—вместе с дополнительными электронными компонентами—печатаются непосредственно на гибкой графитовой матрице.

Структура элегантно проста, но очень эффективна: на поверхности гибкой графитовой подложки формируется диэлектрический слой, а затем на поверхности диэлектрика формируется электропроводящий слой.. Электропроводящий слой—который может включать серебро, медь или алюминий или наноситься толстым слоем.-пленочная проводниковая паста—образует электрическую цепь. Проводящий слой может быть нанесен с использованием различных методов печати, включая трафаретную печать или 3D-печать..

Превосходные тепловые характеристики

Ключ к этой технологии лежит в самой графитовой подложке. Гибкий графит обладает исключительно высокими-плоская теплопроводность—обычно от 300 до 1500 Вт/м·К-. Это позволяет теплу быстро и эффективно распространяться по поверхности подложки, отводя тепло от горячих точек и распределяя его по большей площади для более эффективного рассеивания..

В результате получилась печатная плата, способная эффективно охлаждать тепло.-создание компонентов без повреждения соседних деталей. Это особенно ценно для высоких-мощные светодиоды, где концентрированное тепло на спае светодиода может быстро ухудшить производительность и сократить срок службы. Благодаря установке светодиодов непосредственно на гибкую графитовую подложку тепло быстро отводится от источника света.-излучающие компоненты, улучшающие охлаждение и общую надежность устройства.

Гибкость без компромиссов

Пожалуй, самое впечатляющее то, что гибкая графитовая печатная плата сохраняет превосходные характеристики гибкости, обеспечивая при этом превосходные тепловые характеристики. Печатная плата может быть согнута, изогнута или иным образом искажена по сравнению с плоской конфигурацией, не оказывая негативного влияния на ее характеристики в качестве печатной платы..

На практике это означает исключительный радиус изгиба: печатная плата толщиной 0,5 мм может достигать радиуса изгиба примерно 6,0 мм, а плата толщиной 0,25 мм может изгибаться до радиуса около 3,0 мм.. Эта гибкость открывает совершенно новые возможности для проектирования электроники.

Широкие области применения и потенциал будущего

Значение этой технологии выходит далеко за рамки светодиодного освещения. Патент GrafTech на эту технологию—выдан в виде патента США № 9,546,763 от 17 января 2017 г.—ставит компанию в авангарде производства гибкой электроники. Гибкая, сгибаемая электроника потенциально может стать жизнеспособной альтернативой традиционным жестким печатным платам, а ее приложения будут охватывать складные смартфоны, носимые устройства, автомобильные системы и многое другое..

Эта технология уже применяется в устройствах отображения, где светодиодная подсветка-излучающие компоненты монтируются на гибкие печатные платы с графитовыми подложками для управления теплом, выделяемым все более яркими дисплеями..

Заглядывая в будущее

Поскольку электронные устройства продолжают развиваться в сторону меньших форм-факторов и более высокой производительности, важность эффективного управления температурным режимом будет только возрастать. 3D от GrafTech-печатные платы из гибкого графита представляют собой значительный шаг вперед—сочетание термических преимуществ графита со свободой дизайна гибких подложек и эффективностью производства 3D-печати.

Для дизайнеров высокого-силовые светодиодные системы, дисплеи и т. д.-Поколение гибкой электроники, эта технология предлагает убедительное решение одной из наиболее актуальных проблем отрасли: охлаждение мощных компонентов без ущерба для гибкости и компактности, которые требуются современным устройствам.