Dalam perkembangan penting bagi industri manufaktur elektronik, GrafTech International Holdings Inc. telah mendapatkan paten penting untuk papan sirkuit fleksibel yang dibuat di atas substrat grafit menggunakan teknik pencetakan 3D canggih. Teknologi yang dipatenkan—secara resmi ditunjuk berdasarkan publikasi paten WO2016015032A1 dan pengajuan AS terkait termasuk US9546763—menempatkan perusahaan ini di garis depan dalam sektor elektronik fleksibel dan dapat dilipat yang berkembang pesat.

Dengan total portofolio sebesar 364 permohonan paten dan sebuah 500% peningkatan aktivitas IP, GrafTech telah menunjukkan komitmen agresif terhadap inovasi di bidang grafit-berdasarkan ilmu material-1-. Penemuan baru yang dipatenkan ini mewakili lompatan maju yang signifikan: papan sirkuit fleksibel yang dilengkapi substrat grafit fleksibel, di mana lapisan dielektrik dan lapisan konduktif listrik diterapkan.—dan dalam beberapa perwujudan, komponen elektronik tambahan dicetak secara langsung—menggunakan Manufaktur aditif 3D.

Tantangan Manajemen Termal

Inovasi ini menjawab salah satu tantangan terbesar dalam desain elektronik modern: pembuangan panas. Ketika perangkat elektronik menjadi semakin kompak dan bertenaga, mengatur keluaran termal dari komponen seperti mikroprosesor, sirkuit terintegrasi, dan tinggi-perangkat optik daya menjadi sangat penting. Komponen-komponen ini beroperasi secara efektif hanya dalam suhu ambang batas tertentu. Ketika panas yang berlebihan terakumulasi selama pengoperasian, hal ini tidak hanya menurunkan kinerja komponen tetapi juga mengurangi keandalan sistem secara keseluruhan dan bahkan dapat menyebabkan kegagalan besar..

Untuk setiap 10°Dengan pengurangan suhu pengoperasian perangkat semikonduktor silikon pada umumnya, keandalan meningkat sekitar dua kali lipat, dan masa pakai produk meningkat secara signifikan. Prinsip dasar desain elektronik ini telah mendorong produsen untuk terus mencari-lebih-solusi manajemen termal yang efektif.

Bagaimana Teknologi Bekerja

Papan sirkuit fleksibel yang dipatenkan terdiri dari tiga lapisan penting:

1. Substrat grafit yang fleksibel – memberikan yang luar biasa dalam-konduktivitas termal bidang untuk penyebaran panas yang efisien

2. Lapisan dielektrik – terbentuk pada permukaan substrat grafit untuk isolasi listrik

3. Lapisan konduktif listrik – diterapkan ke lapisan dielektrik untuk membentuk rangkaian listrik yang sebenarnya

Lapisan konduktif dapat dibuat dari bahan-bahan termasuk perak, tembaga, atau aluminium, dan dapat diaplikasikan sebagai pasta konduktor atau foil logam menggunakan teknik seperti sablon atau pencetakan 3D. Papan sirkuit yang dihasilkan mempertahankan karakteristik lentur yang sama seperti lembaran grafit itu sendiri, sehingga mencapai hasil yang baik tekuk jari-jari sekencang 3,0 mm untuk papan setebal 0,25 mm dan 6,0 mm untuk papan setebal 0,5 mm—tanpa mengorbankan integritas struktural atau kinerja listrik.

Ini berarti papan sirkuit fleksibel bisa bengkok, terpelintir, atau tertekuk berulang kali dari konfigurasi planar tanpa dampaknegatif pada fungsinya sebagai papan sirkuit—kemampuan yang membuka kemungkinan baru untuk desain produk.

Aplikasi di Seluruh Industri

Teknologinya sangat baik-cocok untuk aplikasi di mana pembuangan panas dan kendala spasial yang terpenting:

• Pencahayaan dan Tampilan LED: Saat produsen meningkatkan kecerahan layar, LED mengonsumsi lebih banyak daya dan menghasilkan lebih banyak panas. Papan sirkuit grafit fleksibel GrafTech dapat mendukung LED sekaligus menghilangkan panas—keuntungan penting untuk selanjutnya-tampilan LCD generasi.

• Ponsel Cerdas dan Tablet: Dorongan menuju perangkat yang lebih tipis dan ringan dengan daya pemrosesan lebih tinggi menjadikan manajemen termal yang efektif menjadi penting. GrafTech SHIELD PENYEBAR™ Lini produknya, yang sudah digunakan dalam solusi pendingin ponsel cerdas, menunjukkan kehadiran kuat perusahaan di pasar ini.

• Smartphone Lipat: Mungkin aplikasi yang paling menarik terletak pada kategori perangkat lipat yang sedang berkembang. Grafit fleksibel-papan sirkuit berbasis dapat berfungsi sebagai a pengganti potensial untuk PCB kaku tradisional pada perangkat yang harus tahan dilipat dan dibuka berulang kali.

• Elektronik yang Dapat Dipakai: Dari jam tangan pintar hingga perangkat pemantauan kesehatan, perangkat yang dapat dikenakan memerlukan sirkuit yang fleksibel, tahan lama, dan efisien secara termal.

• Sistem Otomotif: Masuk-elektronik kendaraan—khususnya pada kendaraan listrik dan pengemudi tingkat lanjut-sistem bantuan—memerlukan manajemen termal yang kuat di ruang terbatas.

Tren Industri yang Lebih Luas

GrafTech tidak sendirian dalam mengembangkan perangkat elektronik fleksibel melalui manufaktur aditif. Pada awal tahun 2017, para peneliti di Universitas Sains dan Teknologi Missouri mendemonstrasikan teknik pencetakan aerosol langsung yang mengintegrasikan media fleksibel dengan bahan konduktif kaku. Permukaan elastis yang dihasilkan melalui metode ini dapat dipelintir, diregangkan, dan ditekuk berulang kali tanpa penurunan kinerja—menggemakan prinsip inti grafit GrafTech-pendekatan berbasis.

Implikasi Strategis

Persetujuan paten ini memperkuat posisi GrafTech dalam berkembang pesat elektronik hibrida yang fleksibel (FHE) pasar-. Sebagai pemimpin global yang diakui dalam produk grafit rekayasa dan film dengan konduktivitas termal yang tinggi, perusahaan ini melayani OEM besar di bidang elektronika daya, paket baterai kendaraan listrik, dan elektronik konsumen.

Portofolio paten—yang mencakup pengajuan terkait seperti US2016096736A1 (artikel konduktif transparan) dan WO2016094150A1 (struktur pendukung lembaran grafit fleksibel)—menyediakan parit kekayaan intelektual yang komprehensif di sekitar teknologi grafit fleksibel GrafTech.

Melihat ke Depan

Seiring dengan perkembangan industri elektronik faktor bentuk yang lebih kecil, kepadatan daya yang lebih tinggi, dan fleksibilitas yang belum pernah terjadi sebelumnya, 3D yang dipatenkan GrafTech-papan sirkuit grafit fleksibel tercetak menawarkan solusi yang menarik. Dengan menggabungkan konduktivitas termal grafit yang luar biasa dengan kebebasan desain manufaktur aditif, teknologi ini mengatasi tantangan pengelolaan termal saat ini dan bentuknya-faktor kendala masa depan.

Bagi para perancang ponsel cerdas, perangkat yang dapat dikenakan, sistem otomotif, dan lainnya, pesannya jelas: era elektronik yang fleksibel dan cerdas secara termal telah tiba.—dan GrafTech memimpin.