A medida que los dispositivos electrónicos siguen reduciéndose de tamaño y aumentando su potencia de procesamiento, la gestión térmica se ha convertido en uno de los desafíos más críticos en el diseño de semiconductores. Los microprocesadores, circuitos integrados y otros componentes electrónicos complejosnormalmente funcionan eficazmente sólo dentro de un rango de temperatura umbral específico.. Cuando estos componentes generan calor excesivo durante el funcionamiento,no solo perjudica su propio rendimiento sino que también reduce la confiabilidad general del sistema. — y en casos extremos, puede provocar un fallo total del sistema..

Para los diseñadores, controlar la temperatura de funcionamiento es primordial. Incluso una reducción modesta en la temperatura de funcionamiento de un dispositivo semiconductor de silicio típico genera mejoras significativas tanto en la confiabilidad como en la vida útil del producto.. Como señaló un observador de la industria, "la gestión térmica eficaz es fundamental para altas temperaturas".-dispositivos eléctricos, ya que el calor excesivo puede degradar su rendimiento y confiabilidad".

La solución de grafito

Introduzca el grafito — un material que se está convirtiendo rápidamente en la piedra angular del próximo-Soluciones de gestión térmica de generación. El mercado de materiales de películas térmicas está actualmente dominado por tres categorías: películas térmicas de grafitonatural, películas térmicas de grafito artificial ynanopartículas.-películas térmicas de carbono. Las empresas líderes en cada categoría son respectivamente GrafTech. (Estados Unidos), Panasonic (Japón)y SKC (Corea del Sur).

GrafTech, considerado líder mundial en productos de grafito de ingeniería y películas de alta conductividad térmica, posee una importante cartera de patentes en el procesamiento de películas de grafito y presta servicios a los principales fabricantes de equipos originales en soluciones de refrigeración para teléfonos inteligentes, electrónica de potencia y paquetes de baterías para vehículos eléctricos.. La empresa fue pionera en el uso de láminas de partículas de grafito expandido comprimido para abordar los desafíos térmicos y el mercado para el uso de este material en la gestión térmica de productos electrónicos..

La impresión 3D se une a los sustratos de grafito

Hoy, utilizando tecnología de impresión 3D, GrafTech ha inventado una placa de circuito flexible con un sustrato de grafito flexible.-. Al imprimir capas dieléctricas, capas conductoras y componentes electrónicos adicionales en la matriz de grafito flexible, la empresa ha creado una solución que dispersa eficazmente el calor lejos de los componentes sin dañar las piezas adyacentes. La placa de circuito flexible incluye una capa dieléctrica formada sobre la superficie del sustrato de grafito flexible y una capa eléctricamente conductora formada sobre la superficie del dieléctrico.. El alto en-La conductividad térmica plana del sustrato de grafito proporciona una capacidad mejorada de transferencia de calor, alejando eficazmente el calor de los componentes electrónicos para mejorar la refrigeración..

Esta innovación tiene profundas implicaciones para la miniaturización y el adelgazamiento de dispositivos electrónicos como teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y dispositivos planos.-televisores de panel. La placa de circuito flexible puede soportar luz.-diodos emisores (LED) — una aplicación particularmente crítica ya que los fabricantes aumentan continuamente el brillo de la pantalla, lo que genera un mayor consumo de energía del LED y, en consecuencia, una mayor generación de calor que es perjudicial para el funcionamiento del LCD.

Patentes y aplicaciones futuras

La cartera de patentes de GrafTech en este espacio incluye el documento WO2016015032A1 ("Placa de circuito flexible con sustrato de grafito y disposición de circuitos utilizando la misma") y presentaciones relacionadas. La aprobación de estas patentes fortalece significativamente la capacidad de GrafTech para fabricar dispositivos electrónicos en materiales flexibles que se pueden torcer, estirar o doblar repetidamente..

La electrónica flexible y maleable está a punto de convertirse en un posible sustituto de las actuales placas de circuito impreso, con amplias posibilidades.-amplias aplicaciones en teléfonos inteligentes plegables, diversos dispositivos portátiles y sistemas automotrices.

Un desarrollo paralelo en electrónica estirable

Casualmente, a principios de 2017, un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Missouri logró un gran avance en un campo relacionado.. Los investigadores integraron con éxito sustratos flexibles con materiales conductores rígidos — combinando propiedades de materiales fundamentalmente diferentes — utilizando una técnica llamada "impresión directa en aerosol". El proceso implica rociar un material conductor sobre un sustrato estirable para desarrollar sensores que se puedan colocar sobre la piel..

Las superficies elásticas se pueden torcer, estirar y doblar repetidamente, lo que permite la producción de productos electrónicos flexibles y estirables prácticamente sin impacto en el rendimiento. Dr. Heng Pan, profesor asistente de ingeniería mecánica y aeroespacial en Missouri S&T y compañía-El autor del artículo de investigación señaló que la fabricación aditiva ofrece una solución económica para superar el desajuste entre las bases de elastómero flexible y los conductores electrónicos frágiles.. "La impresión directa, como método de fabricación aditiva, satisfaría tales requisitos y ofrecería bajo costo y alta velocidad tanto en la creación de prototipos como en la fabricación", escribieron los investigadores..

El camino por delante

Como la demanda, forma más pequeña.-La electrónica de factor sigue creciendo, la gestión térmicano hará más que aumentar en importancia. Materiales de grafito — con su excepcional en-Conductividad térmica plana y compatibilidad con técnicas de fabricación avanzadas como la impresión 3D. — están posicionados para liderar la próxima revolución en confiabilidad electrónica.

La convergencia de la tecnología de sustrato de grafito con la fabricación aditiva representa un cambio de paradigma en cómo se diseñan y producen los circuitos electrónicos. Desde teléfonos plegables hasta dispositivos médicos portátiles y sistemas automotrices, la era de la electrónica flexible, extensible y térmicamente optimizada yano es una promesa lejana. — ya está tomando forma en líneas de producción y en laboratorios de investigación de todo el mundo.