Elektronik cihazların işlem gücü artarken boyutları küçülmeye devam ettikçe, termal yönetim, yarı iletken tasarımındaki en kritik zorluklardan biri olarak ortaya çıktı. Mikroişlemciler, entegre devreler ve diğer karmaşık elektronik bileşenler genellikle yalnızca belirli bir eşik sıcaklık aralığında etkili bir şekilde çalışır.. Bu bileşenler çalışma sırasında aşırı ısı ürettiğinde, bu yalnızca kendi performanslarını düşürmekle kalmaz, aynı zamanda genel sistem güvenilirliğini de azaltır. — ve aşırı durumlarda sistemin tamamen arızalanmasına yol açabilir.

Tasarımcılar için çalışma sıcaklığının kontrol edilmesi çok önemlidir. Tipik bir silikon yarı iletken cihazın çalışma sıcaklığındaki küçük bir azalma bile hem güvenilirlikte hem de ürün ömründe önemli iyileşmeler sağlar. Bir endüstri gözlemcisinin belirttiği gibi, "etkili termal yönetim, yüksek-aşırı ısı performanslarını ve güvenilirliklerini düşürebileceğinden güç cihazları".

Grafit Çözümü

Grafit girin — hızla bir sonraki çağın temel taşı haline gelen bir malzeme-nesil termal yönetim çözümleri. Termal film malzemeleri pazarı şu anda üç kategorinin hakimiyetindedir: doğal grafit termal filmler, yapay grafit termal filmler venano-karbon termal filmler. Her kategorinin lider firmaları sırasıyla GrafTech (ABD), Panasonic (Japonya)ve SKC (Güney Kore).

Mühendislik ürünü grafit ürünler ve yüksek termal iletkenliğe sahip filmlerde dünya lideri olarak kabul edilen GrafTech, grafit film işleme alanında önemli bir patent portföyüne sahiptir ve akıllı telefon soğutma çözümleri, güç elektroniği ve elektrikli araç akü paketleri alanında büyük OEM'lere hizmet vermektedir.. Şirket, termal zorlukların üstesinden gelmek için sıkıştırılmış genişletilmiş grafit parçacık tabakalarının kullanımına ve bu malzemenin elektronik ürün termal yönetiminde kullanılmasına yönelik pazara öncülük etti..

3D Baskı Grafit Yüzeylerle Buluşuyor

Bugün GrafTech, 3D baskı teknolojisini kullanarak esnek bir grafit alt tabakaya sahip esnek bir devre kartı icat etti-. Esnek grafit matris üzerine dielektrik katmanlar, iletken katmanlar ve ek elektronik bileşenler basılarak şirket, bitişik parçalara zarar vermeden ısıyı bileşenlerden etkili bir şekilde dağıtan bir çözüm yarattı. Esnek devre kartı, esnek grafit alt tabakanın yüzeyinde oluşturulan bir dielektrik katman ve dielektrik yüzey üzerinde oluşturulan elektriksel olarak iletken bir katman içerir.. Yüksek-Grafit alt tabakanın düzlemsel termal iletkenliği, gelişmiş ısı transfer kapasitesi sağlar ve daha iyi soğutma için ısıyı elektronik bileşenlerden etkili bir şekilde uzaklaştırır..

Bu yeniliğin akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar ve düz ekran bilgisayarlar gibi elektronik cihazların küçültülmesi ve incelmesi üzerinde derin etkileri var.-paneli televizyonlar. Esnek devre kartı ışığı destekleyebilir-yayan diyotlar (LED'ler) — Üreticilerin sürekli olarak ekran parlaklığını artırması, daha yüksek LED güç tüketimine ve dolayısıyla LCD'nin çalışmasına zarar veren daha fazla ısı üretimine yol açmasınedeniyle özellikle kritik bir uygulama.

Patentler ve Gelecekteki Başvurular

GrafTech'in bu alandaki patent portföyü WO2016015032A1'i içermektedir. ("Grafit alt katmana sahip esnek devre kartı ve aynısını kullanan devre düzenlemeleri") ve ilgili başvurular. Bu patentlerin onaylanması, GrafTech'in tekrar tekrar bükülebilen, gerilebilen veya bükülebilen esnek malzemeler üzerinde elektronik cihazlar üretme yeteneğini önemli ölçüde güçlendiriyor.

Esnek ve bükülebilir elektronikler, geniş kapsamlı özellikleriyle mevcut baskılı devre kartlarının potansiyel bir alternatifi olmaya hazırlanıyor.-katlanabilir akıllı telefonlarda, çeşitli giyilebilir cihazlarda ve otomotiv sistemlerinde çeşitli uygulamalar.

Gerilebilir Elektronikte Paralel Bir Gelişme

Tesadüfen, 2017 yılının başında Missouri Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, ilgili bir alanda bir atılım gerçekleştirdi.. Araştırmacılar esnek alt tabakaları sert iletken malzemelerle başarıyla entegre etti — temelde farklı malzeme özelliklerinin birleştirilmesi — "Doğrudan aerosol baskı" adı verilen bir teknik kullanılarak. Süreç, cilde yerleştirilebilecek sensörler geliştirmek için iletken bir malzemenin gerilebilir bir alt tabaka üzerine püskürtülmesini içerir..

Elastik yüzeyler tekrar tekrar bükülebilir, gerilebilir ve bükülebilir, böylece performans üzerindeneredeyse hiçbir etki olmaksızın bükülebilir ve gerilebilir elektronik ürünlerin üretilmesi sağlanır. Dr. Heng Pan, Missouri S'de mekanik ve havacılık mühendisliği alanında Yardımcı Doçent&T ve ortak-Araştırma makalesinin yazarı, katmanlı üretimin esnek elastomer tabanlar ile kırılgan elektronik iletkenler arasındaki uyumsuzluğun üstesinden gelmek için ekonomik bir çözüm sunduğunu belirtti.. Araştırmacılar, "Bir eklemeli üretim yöntemi olarak doğrudan baskı, bu tür gereksinimleri karşılayabilir ve hem prototip oluşturmada hem de üretimde düşük maliyet ve yüksek hız sunabilir" diye yazdı..

Önümüzdeki Yol

Talep üzerine daha küçük form-faktör elektroniği büyümeye devam ettikçe termal yönetimin önemi de artacaktır. Grafit malzemeler — olağanüstü halleriyle-düzlemsel termal iletkenlik ve 3D baskı gibi gelişmiş üretim teknikleriyle uyumluluk — Elektronik güvenilirlikte bir sonraki devrime öncülük edecek konumdayız.

Grafit substrat teknolojisinin katmanlı üretimle yakınsaması, elektronik devrelerinnasıl tasarlanıp üretildiği konusunda bir paradigma değişimini temsil ediyor. Katlanabilir telefonlardan tıbbi giyilebilir ürünlere ve otomotiv sistemlerine kadar esnek, gerilebilir ve termal olarak optimize edilmiş elektronik çağı artık uzak bir vaat değil — halihazırda dünya çapındaki üretim hatlarında ve araştırma laboratuvarlarında şekilleniyor.