Като основен компонент на електронните устройства, технологичните иновации на печатни платки се превърнаха в ключ към задвижването на напредъка на индустрията. През последните години графенът постепенно навлезе в полезрението на хората и показа голям потенциал в областта на печатните платки, носейки нови възможности за трансформация в електронната индустрия.
1, Въведение в графена
Графенът е дву{0}}измерен въглероден наноматериал, съставен от въглеродни атоми в sp² хибридизирани орбитали, образуващи шестоъгълна решетка от пчелна пита. Има много отлични свойства.
От гледна точка на механичните свойства, графенът има удивителна здравина, стотици пъти по-голяма от стоманата, но има изключително тънки и леки характеристики, с дебелина само на един атомен слой. Тази перфектна комбинация от висока якост и тънки и леки характеристики дава възможност за производство на по-здрави и по-тънки електронни устройства.
По отношение на електрическите характеристики графенът има ултра{0}}висока мобилност на електроните и електроните се движат много бързо в него, което означава, че предаването на сигнала може да бъде по-бързо, което значително подобрява скоростта на работа на електронните устройства. В същото време има отлична проводимост и изключително ниско съпротивление, което може ефективно да намали загубата на електрическа енергия по време на предаване.
По отношение на термичните свойства, графенът има изключително висока топлопроводимост от около 5000 W/m·K, много по-висока от традиционните PCB субстрати FR-4 (и мед). Това му дава естествено предимство при разсейването на топлината, тъй като може бързо да разсее топлината, генерирана по време на работа на електронни устройства, като ефективно решава проблема с влошаване на производителността или дори повреда, причинена от прегряване на електронни устройства.
2, Уникалните предимства на платките с графен
Ултра висока скорост на предаване на сигнала: Благодарение на отличните електрически свойства на графена, платките, базирани на графен, могат да постигнат по-високи скорости на предаване на сигнала. В днешната ера на голямо търсене на скорост на обработка на данни, независимо дали става въпрос за високо{1}}производителни компютри, смартфони или 5G комуникационни устройства, по-високата скорост на предаване на сигнала означава по-плавно изживяване при работа, по-висока работна ефективност и по-мощно функционално изпълнение. Например в 5G базовите станции използването на графенови платки може значително да подобри скоростта на предаване и приемане на данни, да намали латентността на мрежата и да гарантира ефективната и стабилна работа на 5G мрежите.
Отлично разсейване на топлината: С непрекъснатото подобряване на интеграцията на електронните устройства и рязкото увеличаване на плътността на мощността, разсейването на топлината се превърна в ключово тясно място, ограничаващо производителността и надеждността на електронните продукти. Свръх-високата топлопроводимост на графена му позволява бързо да разсейва топлината. Чрез въвеждане на графенови нанолистове в матрични материали като епоксидна смола може да се формира ефективна топлопроводима мрежа, значително подобряваща способността за планарно разсейване на топлината на PCB. В области на приложение като високо-честотна и високо-скоростна комуникация, автомобилна електроника и преобразуване на енергия, отличното разсейване на топлината на платките с графен може ефективно да избегне влошаване на производителността, сривове и дори повреди, причинени от прегряване, значително подобрявайки стабилността и експлоатационния живот на оборудването.
Лек и висока якост: Леките свойства на графена позволяват печатните платки да постигат по-тънки и по-леки дизайни, като същевременно поддържат висока производителност. За продукти като носими устройства и смартфони, които изискват висока преносимост, това предимство е особено важно. Все по-тънките платки могат не само да намалят общото тегло на устройството, но и да осигурят повече възможности за външния дизайн и оформлението на вътрешното пространство на продукта. Междувременно неговите високи -якостни характеристики гарантират надеждността на печатната платка при ежедневна употреба и различни сложни среди, което я прави по-малко податлива на повреда.
Добра гъвкавост: Графенът има известна степен на гъвкавост, което открива нов път за разработването на гъвкави електронни продукти. Гъвкавите електронни устройства като сгъваеми смартфони, електронни текстилни изделия и носими устройства за наблюдение на здравето получиха много внимание през последните години. Графеновите платки могат да се адаптират добре към нуждите от огъване и сгъване на тези устройства, осигурявайки уникални форми и потребителски изживявания, като същевременно гарантират нормалната работа на веригата. Например, екранът на сгъваем смартфон трябва да поддържа стабилни връзки по време на процеса на сгъване, а платките с графен, с тяхната гъвкавост, могат лесно да се справят с тази задача.
3, Области на приложение на графенови платки
В областта на потребителската електроника се очаква приложението на платки с графен да доведе до значителни подобрения в производителността на продуктите на потребителската електроника като смартфони, таблети и лаптопи. По-бързата работна скорост, по-доброто разсейване на топлината и по-тънкият дизайн на корпуса ще осигурят на потребителите чисто ново потребителско изживяване. Вземайки смартфоните като пример, след приемането на платки с графен, процесорът на телефона може да работи при по-ниски температури, като по този начин се постига по-висока производителност. Феноменът на забавяне на играта ще бъде значително подобрен, а животът на батерията на телефона може също да бъде подобрен чрез намаляване на консумацията на енергия при разсейване на топлината.
В областта на комуникациите бързото развитие на 5G комуникацията постави изключително високи изисквания към производителността на комуникационното оборудване. Прилагането на графенови платки в 5G базови станции, комуникационни сателити и друго оборудване може ефективно да подобри скоростта на обработка на сигнала и ефективността на предаване, да намали забавянето на сигнала и консумацията на енергия. В допълнение, графеновите платки могат също да играят важна роля в бъдещите изследвания на 6G комуникацията, поставяйки основата за постигане на по-бързи и по-стабилни комуникационни връзки.
В областта на автомобилната електроника: С развитието на интелигентните и електрически превозни средства, автомобилните електронни системи стават все по-сложни и изискванията за производителност на платките също се увеличават. Отличното разсейване на топлината и високата надеждност на платката с графен я правят много подходяща за приложение в ключови части на автомобила като система за управление на двигателя, система за автоматично задвижване, система за управление на батерията и др. В електрическите превозни средства системите за управление на батерията изискват прецизно наблюдение и контрол на състоянието на батерията. Графеновите платки могат бързо да обработват големи количества данни, за да осигурят безопасна и стабилна работа на батерията и да удължат нейния живот.
Аерокосмическо поле: Аерокосмическото оборудване има изключително строги изисквания за теглото, производителността и надеждността на електронните устройства. Лекото тегло, висока-якост и висока-производителност на платките с графен ги правят идеален избор за космическата индустрия. Например използването на графенови платки в сателитите може да намали теглото на сателита, да намали разходите за изстрелване и да подобри производителността и надеждността на сателитното електронно оборудване, като гарантира дългосрочна-стабилна работа на сателита в сложни космически среди.