Grafen je monoatomární materiál vyrobený z uhlíkových šestiúhelníků. Grafen je podobně jako grafit uhlík uspořádaný pomocí vzájemných vazeb do šestiúhelníků, avšak atomy jsou uspořádány pouze do jediné vrstvy. Navzdory své tenkosti je extrémně pevný a má lepší elektrickou vodivost než kovy. Materiál může být nanášen na měď, která je preferovaným kovem pro PCB, pomocí chemického napařování za použití metanu jako prekurzoru. Grafen/Cu sady pak mohou být integrovány do standardního zpracování desek plošných spojů a vytvořit tak pokročilé obvody. Díky své monoatomární struktuře a vysoké mobilitě náboje zlepšuje Grafen výkon obvodu při vysoké frekvenci, což je relevantní jak pro RF systémy – jako jsou letecké a automobilové radary, tak pro vysokorychlostní digitální obvody používané pro 5G komunikaci.

Další výjimečnou vlastností grafenu je jeho tepelná vodivost, která je 5x vyšší než u mědi. Tato vlastnost umožňuje výrazné zlepšení odvodu tepla, což je kritické pro analogová vysoce výkonná zařízení, jako jsou zesilovače a vysílače. Grafen lze zahrnout do obvodů nejen jako vrstvu, ale grafenové destičky lze přimíchat do epoxidových past vyplňujících otvory a zlepšit tak vedení tepla nepokovených prokovů. V tomto případě je nutná jemná rovnováha mezi grafenem a epoxidem, protože vysoké procento grafenu ve směsi vede k elektricky vodivé pastě.

Image

Výzvou při práci s grafenem je najít způsob, jak zahrnout materiál do Cu vrstev, aniž by došlo k poškození jeho chemické povahy standardním zpracováním. Například grafen není odolný vůči silným oxidačním činidlům, využívaných při mikrozaleptávání před pokovením. Exponovaný grafen může kontaminovat elektrolytické lázně uhlíkem nebo ztratit své požadované vlastnosti v důsledku mechanického poškození při manipulaci.

Dosud se výzkumníkům podařilo vyvrtat, vylisovat a pokrýt otvory v obvodech obsahujících grafen, díky čemuž vypadá další fáze grafenového vzorování slibně. Tato práce je prováděna v úzké spolupráci s izraelskými  profesory prof. Doronem Navehem (Bar Ilan University), prof. Orenem Regevem a prof. Gennadym Ziskindem (oba z Ben-Gurion University) a dílčí výsledky byly představeny v květnu 2022 na mezinárodní online konferenci o pokroku technologií grafenových tištěných obvodů s přednášejícími z akademické sféry.