Знакова подія для промисловості виробництва електроніки, GrafTech International Holdings Inc. отримала основний патент на гнучку друковану плату, виготовлену на графітовому субстраті з використанням передових технологій 3D-друку. Запатентована технологія—офіційно зазначений згідно з публікацією патенту WO2016015032A1 і пов’язані документи США, в тому числі US9546763—позиціонує компанію в авангарді сектора гнучкої та складної електроніки, що швидко розвивається.

Із загальним портфелем 364 патентні заявки і а 500% підвищення активності ІВ, GrafTech продемонструвала агресивну відданість інноваціям у графіті-засноване матеріалознавство-1-. Нещодавно запатентований винахід являє собою значний крок вперед: гнучка друкована плата з гнучкою графітовою підкладкою, на яку нанесені діелектричні шари та електропровідні шари—і в деяких варіантах здійснення додаткові електронні компоненти друкуються безпосередньо—використовуючи 3D адитивне виробництво.

Виклик управління температурою

Інновація спрямована на вирішення однієї з найпоширеніших проблем у сучасному дизайні електроніки: тепловіддача. Оскільки електронні пристрої стають дедалі компактнішими та потужнішими, керування тепловою потужністю таких компонентів, як мікропроцесори, інтегральні схеми та-потужність оптичних пристроїв стала критичною. Ці компоненти працюють ефективно лише в межах певних порогових температур. Коли під час роботи накопичується надмірне тепло, це не тільки погіршує продуктивність компонентів, але й знижує загальну надійність системи та навіть може призвести до катастрофічної несправності.

На кожні 10°C зниження робочої температури типового кремнієвого напівпровідникового пристрою, надійність приблизно подвоюється, а термін служби продукту значно подовжується. Цей фундаментальний принцип дизайну електроніки спонукав виробників до постійного пошуку-більше-ефективні рішення з управління теплом.

Як працює технологія

Запатентована гнучка друкована плата складається з трьох основних шарів:

1. Гнучка графітова підкладка – надання виняткової в-плоска теплопровідність для ефективного розподілу тепла

2. Шар діелектрика – формується на поверхні графітової підкладки для електроізоляції

3. Електропровідний шар – нанесений на шар діелектрика для формування фактичного електричного кола

Провідний шар може бути виготовлений з матеріалів, включаючи срібло, мідь або алюміній, і може наноситися як провідна паста або металева фольга за допомогою таких методів, як трафаретний друк або 3D-друк. Отримана друкована плата зберігає такі самі характеристики вигину, як і сам графітовий лист, досягаючи радіуси згину дорівнюють 3,0 мм для дошки товщиною 0,25 мм і 6,0 мм для дошки товщиною 0,5 мм—без шкоди для структурної цілісності або електричних характеристик.

Це означає, що гнучка друкована плата може бути зігнуті, скручені або багаторазово згинаються із плоскої конфігурації без негативного впливу на його функцію як друкованої плати—здатність, яка відкриває абсолютно нові можливості для дизайну продукту.

Застосування в різних галузях

Технологія особливо хороша-підходить для застосувань, де тепловіддача та просторові обмеження є першочерговими:

• Світлодіодне освітлення та дисплеї: Оскільки виробники підвищують яскравість дисплея, світлодіоди споживають більше енергії та виділяють більше тепла. Гнучкі графітові плати GrafTech можуть підтримувати світлодіоди, одночасно розсіюючи тепло—критична перевага для наступного-покоління рідкокристалічних дисплеїв.

• Смартфони та планшети: Поштовх до більш тонких, легших пристроїв із вищою обчислювальною потужністю робить ефективне керування температурою необхідним. GrafTech's СПРЕДЕРШІЛ™ лінійка продуктів, яка вже використовується в рішеннях для охолодження смартфонів, демонструє стабільну присутність компанії на цьому ринку.

• Складні смартфони: Мабуть, найцікавіша програма лежить у новій категорії складаних пристроїв. Гнучкий графіт-друковані плати на основі можуть служити a потенційна заміна традиційних жорстких друкованих плат в пристроях, які повинні витримувати багаторазове складання та розкладання.

• Носяча електроніка: від розумних годинників до пристроїв для моніторингу стану здоров’я, носії вимагають гнучкої, довговічної та теплоефективної схеми.

• Автомобільні системи: В-автомобільна електроніка—особливо в електромобілях і досвідчених водіях-системи допомоги—вимагають надійного управління температурою в обмеженому просторі.

Тенденція в ширшій галузі

GrafTech не єдиний, хто шукає гнучку електроніку за допомогою адитивного виробництва. На початку 2017 року дослідники в Міссурійський університет науки і технологій продемонстрував технологію прямого аерозольного друку, яка поєднує гнучкі підкладки з жорсткими провідними матеріалами. Еластичні поверхні, отримані за допомогою цього методу, можна багаторазово скручувати, розтягувати та згинати практично без погіршення продуктивності—повторюючи основні принципи графіту GrafTech-заснований підхід.

Стратегічні наслідки

Схвалення цього патенту зміцнює позиції GrafTech у стрімко зростаючому гнучка гібридна електроніка (FHE) ринку-. Як визнаний світовий лідер у виробництві графітових виробів і плівок з високою теплопровідністю, компанія обслуговує основних виробників силової електроніки, акумуляторних батарей для електромобілів і споживчої електроніки.

Патентне портфоліо—який включає пов’язані файли, такі як US2016096736A1 (прозорі електропровідні вироби) і WO2016094150A1 (гнучкі графітові опорні конструкції)—забезпечує всеосяжний рів інтелектуальної власності навколо технології гнучкого графіту GrafTech.

Дивлячись вперед

Оскільки електронна промисловість продовжує свою траєкторію до менший форм-фактор, більша щільність потужності та безпрецедентна гнучкість, запатентований GrafTech 3D-друковані гнучкі графітові плати пропонують переконливе рішення. Поєднуючи в виняткова теплопровідність графіту з свобода дизайну адитивного виробництва, ця технологія вирішує як сучасні проблеми керування температурою, так і форму-факторні обмеження завтрашнього дня.

Для розробників смартфонів, пристроїв для носіння, автомобільних систем і не тільки повідомлення чітке: настала ера гнучкої електроніки з тепловим розумом—і GrafTech лідирує.