Als kerncomponent van elektronische apparaten is innovatie op het gebied van pcb-technologie de sleutel geworden tot het stimuleren van de vooruitgang van de industrie. De afgelopen jaren is grafeen geleidelijk in het gezichtsveld van mensen terechtgekomen en heeft het een groot potentieel getoond op het gebied van printplaten, waardoor nieuwe kansen voor transformatie voor de elektronica-industrie ontstaan.
1, Inleiding tot grafeen
Grafeen is een twee-dimensionaal koolstofnanomateriaal dat is samengesteld uit koolstofatomen in sp²-gehybridiseerde orbitalen, die een hexagonaal honingraatrooster vormen. Het heeft veel uitstekende eigenschappen.
Vanuit het perspectief van mechanische eigenschappen heeft grafeen een verbazingwekkende sterkte, honderden keren die van staal, maar het heeft extreem dunne en lichte eigenschappen, met een dikte van slechts één atoomlaag. Deze perfecte combinatie van hoge sterkte en dunne en lichte eigenschappen biedt de mogelijkheid om robuustere en dunnere elektronische apparaten te vervaardigen.
In termen van elektrische prestaties heeft grafeen een ultra-hoge elektronenmobiliteit, en elektronen bewegen er heel snel in, wat betekent dat de signaaloverdracht sneller kan zijn, waardoor de werkingssnelheid van elektronische apparaten aanzienlijk wordt verbeterd. Tegelijkertijd heeft het ook een uitstekende geleidbaarheid en een extreem lage weerstand, waardoor het verlies aan elektrische energie tijdens de transmissie effectief kan worden verminderd.
In termen van thermische eigenschappen heeft grafeen een extreem hoge thermische geleidbaarheid van ongeveer 5000 W/m · K, veel hoger dan traditionele PCB-substraten FR-4 (en koper). Dit geeft het een natuurlijk voordeel bij de warmteafvoer, omdat het de warmte die wordt gegenereerd tijdens de werking van elektronische apparaten snel kan afvoeren, waardoor het probleem van prestatievermindering of zelfs schade veroorzaakt door oververhitting van elektronische apparaten effectief wordt opgelost.
2, De unieke voordelen van grafeenprintplaten
Ultrahoge signaaloverdrachtsnelheid: Vanwege de uitstekende elektrische eigenschappen van grafeen kunnen printplaten op basis van grafeen hogere signaaloverdrachtsnelheden bereiken. In het huidige tijdperk van grote vraag naar gegevensverwerkingssnelheid, of het nu gaat om- krachtige computers, smartphones of 5G-communicatieapparaten, betekent een hogere signaaloverdrachtsnelheid een soepelere bedieningservaring, hogere werkefficiëntie en een krachtigere functionele implementatie. In 5G-basisstations kan het gebruik van grafeenprintplaten bijvoorbeeld de snelheid van gegevensoverdracht en -ontvangst aanzienlijk verbeteren, de netwerklatentie verminderen en de efficiënte en stabiele werking van 5G-netwerken garanderen.
Uitstekende warmteafvoerprestaties: met de voortdurende verbetering van de integratie van elektronische apparaten en de scherpe toename van de vermogensdichtheid is warmteafvoer een belangrijk knelpunt geworden dat de prestaties en betrouwbaarheid van elektronische producten beperkt. Dankzij de ultra-hoge thermische geleidbaarheid van grafeen kan het snel warmte afvoeren. Door grafeen-nanosheets in matrixmaterialen zoals epoxyhars te introduceren, kan een efficiënt warmtegeleidingsnetwerk worden gevormd, waardoor het vlakke warmtedissipatievermogen van PCB's aanzienlijk wordt verbeterd. In toepassingsgebieden zoals communicatie met hoge- frequentie en hoge- snelheid, auto-elektronica en stroomconversie kunnen de uitstekende warmteafvoerprestaties van grafeen-printplaten effectief prestatieverslechtering, crashes en zelfs schade veroorzaakt door oververhitting voorkomen, waardoor de stabiliteit en levensduur van apparatuur aanzienlijk worden verbeterd.
Lichtgewicht en hoge sterkte: Dankzij de lichtgewicht eigenschappen van grafeen kunnen printplaten dunnere en lichtere ontwerpen realiseren met behoud van hoge prestaties. Voor producten zoals draagbare apparaten en smartphones die een hoge draagbaarheid vereisen, is dit voordeel bijzonder belangrijk. Dunnere en dunnere printplaten kunnen niet alleen het totale gewicht van het apparaat verminderen, maar bieden ook meer mogelijkheden voor het uiterlijk en de indeling van de interne ruimte van het product. Ondertussen zorgen de hoge- eigenschappen ervan voor de betrouwbaarheid van de printplaat bij dagelijks gebruik en in verschillende complexe omgevingen, waardoor deze minder gevoelig is voor schade.
Goede flexibiliteit: Grafeen heeft een zekere mate van flexibiliteit, wat een nieuw pad opent voor de ontwikkeling van flexibele elektronische producten. Flexibele elektronische apparaten zoals opvouwbare smartphones, elektronisch textiel en draagbare apparaten voor gezondheidsmonitoring hebben de afgelopen jaren veel aandacht gekregen. Grafeen-printplaten kunnen zich goed aanpassen aan de buig- en vouwbehoeften van deze apparaten, waardoor ze unieke vormen en gebruikerservaringen bieden en tegelijkertijd de normale werking van het circuit garanderen. Het scherm van een opvouwbare smartphone moet bijvoorbeeld tijdens het vouwproces stabiele circuitverbindingen behouden, en printplaten van grafeen kunnen deze taak, met hun flexibiliteit, gemakkelijk aan.
3, Toepassingsgebieden van grafeenprintplaten
Op het gebied van consumentenelektronica wordt verwacht dat de toepassing van grafeenprintplaten aanzienlijke prestatieverbeteringen zal opleveren in consumentenelektronicaproducten zoals smartphones, tablets en laptops. Een hogere bedrijfssnelheid, betere warmteafvoer en een dunner behuizingsontwerp zullen consumenten een geheel nieuwe gebruikerservaring bieden. Als we smartphones als voorbeeld nemen: na het gebruik van grafeenprintplaten kan de processor van de telefoon bij lagere temperaturen werken, waardoor hogere prestaties worden bereikt. Het fenomeen gamevertraging zal aanzienlijk worden verbeterd en de levensduur van de batterij van de telefoon kan ook worden verbeterd door het energieverbruik door warmteafvoer te verminderen.
Op communicatiegebied heeft de snelle ontwikkeling van 5G-communicatie extreem hoge eisen gesteld aan de prestaties van communicatieapparatuur. De toepassing van grafeenprintplaten in 5G-basisstations, communicatiesatellieten en andere apparatuur kan de signaalverwerkingssnelheid en transmissie-efficiëntie effectief verbeteren, signaalvertraging en energieverbruik verminderen. Daarnaast kunnen grafeenprintplaten ook een belangrijke rol spelen in toekomstig 6G-communicatieonderzoek, waarmee de basis wordt gelegd voor het bereiken van snellere en stabielere communicatieverbindingen.
Op het gebied van auto-elektronica: Met de ontwikkeling van intelligente en elektrische voertuigen worden elektronische systemen voor auto's steeds complexer en worden ook de prestatie-eisen voor printplaten steeds groter. De uitstekende warmteafvoerprestaties en de hoge betrouwbaarheid van de grafeen-printplaat maken het zeer geschikt voor toepassing in belangrijke onderdelen van de auto, zoals het motorbesturingssysteem, het automatische aandrijfsysteem, het batterijbeheersysteem, enz. In elektrische voertuigen vereisen batterijbeheersystemen nauwkeurige monitoring en controle van de status van de batterij. Grafeen-printplaten kunnen snel grote hoeveelheden gegevens verwerken om de veilige en stabiele werking van de batterij te garanderen en de levensduur ervan te verlengen.
Lucht- en ruimtevaartsector: Lucht- en ruimtevaartapparatuur stelt extreem strenge eisen aan het gewicht, de prestaties en de betrouwbaarheid van elektronische apparaten. De lichtgewicht, hoge- sterkte en hoge- prestatiekenmerken van grafeenprintplaten maken ze tot een ideale keuze voor de lucht- en ruimtevaartindustrie. Het gebruik van grafeenprintplaten in satellieten kan bijvoorbeeld het gewicht van de satelliet verminderen, de lanceringskosten verlagen en de prestaties en betrouwbaarheid van elektronische satellietapparatuur verbeteren, waardoor een stabiele werking van de satelliet op de lange- termijn in complexe ruimteomgevingen wordt gegarandeerd.