Dalam perkembangan penting untuk industri pembuatan elektronik, GrafTech International Holdings Inc. telah memperoleh paten penting untuk papan litar fleksibel yang dibina pada substrat grafit menggunakan teknik percetakan 3D termaju. Teknologi yang dipatenkan—ditetapkan secara rasmi di bawah penerbitan paten WO2016015032A1 dan pemfailan A.S yang berkaitan termasuk US9546763—meletakkan syarikat di barisan hadapan dalam sektor elektronik fleksibel dan boleh lipat yang berkembang pesat.

Dengan jumlah portfolio sebanyak 364 permohonan paten dan a 500% peningkatan dalam aktiviti IP, GrafTech telah menunjukkan komitmen yang agresif terhadap inovasi dalam grafit-berasaskan sains material-1-. Ciptaan yang baru dipatenkan mewakili lonjakan yang ketara ke hadapan: papan litar fleksibel yang menampilkan substrat grafit fleksibel, di mana lapisan dielektrik dan lapisan konduktif elektrik digunakan—dan dalam beberapa penjelmaan, komponen elektronik tambahan dicetak terus—menggunakan Pembuatan aditif 3D.

Cabaran Pengurusan Terma

Inovasi ini menangani salah satu cabaran paling berterusan dalam reka bentuk elektronik moden: pelesapan haba. Apabila peranti elektronik menjadi semakin padat dan berkuasa, menguruskan output terma komponen seperti mikropemproses, litar bersepadu dan tinggi.-peranti optik kuasa telah menjadi kritikal. Komponen ini beroperasi dengan berkesan hanya dalam suhu ambang tertentu. Apabila haba yang berlebihan terkumpul semasa operasi, ia bukan sahaja merendahkan prestasi komponen tetapi juga mengurangkan kebolehpercayaan sistem secara keseluruhan dan bahkan boleh mengakibatkan kegagalan bencana..

Untuk setiap 10°Pengurangan C dalam suhu operasi peranti semikonduktor silikon biasa, kebolehpercayaan lebih kurang dua kali ganda, dan jangka hayat produk memanjang dengan ketara. Prinsip asas reka bentuk elektronik ini telah mendorong pengeluar untuk mencari-lebih-penyelesaian pengurusan haba yang berkesan.

Bagaimana Teknologi Berfungsi

Papan litar fleksibel yang dipatenkan terdiri daripada tiga lapisan penting:

1. Substrat grafit yang fleksibel – menyediakan luar biasa dalam-kekonduksian terma satah untuk penyebaran haba yang cekap

2. Lapisan dielektrik – terbentuk pada permukaan substrat grafit untuk penebat elektrik

3. Lapisan pengalir elektrik – digunakan pada lapisan dielektrik untuk membentuk litar elektrik sebenar

Lapisan pengalir boleh dibuat daripada bahan termasuk perak, tembaga, atau aluminium, dan boleh digunakan sebagai pes konduktor atau kerajang logam menggunakan teknik seperti percetakan skrin atau percetakan 3D. Papan litar yang terhasil mengekalkan ciri lentur yang sama seperti kepingan grafit itu sendiri, mencapainya jejari bengkok seketat 3.0 mm untuk papan setebal 0.25 mm dan 6.0 mm untuk papan tebal 0.5 mm—tanpa menjejaskan integriti struktur atau prestasi elektrik.

Ini bermakna papan litar fleksibel boleh dibengkokkan, dipintal, atau dilentur berulang kali daripada konfigurasi satah tanpa kesannegatif terhadap fungsinya sebagai papan litar—keupayaan yang membuka kemungkinan baru sepenuhnya untuk reka bentuk produk.

Aplikasi Merentasi Industri

Teknologi ini sangat baik-sesuai untuk aplikasi di mana pelesapan haba dan kekangan ruang adalah yang terpenting:

• Pencahayaan dan Paparan LED: Apabila pengeluar menolak kecerahan paparan lebih tinggi, LED menggunakan lebih banyak kuasa dan menjana lebih banyak haba. Papan litar grafit fleksibel GrafTech boleh menyokong LED sambil menghilangkan haba secara serentak—kelebihan kritikal untuk seterusnya-paparan LCD generasi.

• Telefon Pintar dan Tablet: Tolakan ke arah peranti yang lebihnipis dan lebih ringan dengan kuasa pemprosesan yang lebih tinggi menjadikan pengurusan haba yang berkesan penting. GrafTech SPREADERSHIELD™ barisan produk, yang telah digunakan dalam penyelesaian penyejukan telefon pintar, menunjukkan kehadiran syarikat yang mantap dalam pasaran ini.

• Telefon Pintar Boleh Dilipat: Mungkin aplikasi yang paling menarik terletak pada kategori peranti boleh lipat yang muncul. Grafit fleksibel-papan litar berasaskan boleh berfungsi sebagai a penggantian berpotensi untuk PCB tegar tradisional dalam peranti yang mesti bertahan berulang kali lipatan dan terbuka.

• Elektronik Boleh Dipakai: Daripada jam tangan pintar kepada peranti pemantauan kesihatan, boleh pakai memerlukan litar yang fleksibel, tahan lama dan cekap dari segi haba.

• Sistem Automotif: Dalam-elektronik kenderaan—terutamanya kenderaan elektrik dan pemandu lanjutan-sistem bantuan—memerlukan pengurusan haba yang mantap dalam ruang terkurung.

Trend Industri yang Lebih Luas

GrafTech bukan bersendirian dalam mengejar elektronik yang fleksibel melalui pembuatan aditif. Pada awal 2017, penyelidik di Universiti Sains dan Teknologi Missouri menunjukkan teknik pencetakan aerosol langsung yang mengintegrasikan substrat fleksibel dengan bahan konduktif tegar. Permukaan elastik yang dihasilkan melalui kaedah ini boleh berulang kali dipintal, diregangkan dan dibengkokkan dengan hampir tiada penurunan prestasi.—menggemakan prinsip teras grafit GrafTech-pendekatan berasaskan.

Implikasi Strategik

Kelulusan paten ini mengukuhkan kedudukan GrafTech dalam perkembangan pesat elektronik hibrid fleksibel (FHE) pasaran-. Sebagai peneraju global yang diiktiraf dalam produk grafit kejuruteraan dan filem kekonduksian haba yang tinggi, syarikat itu menyediakan OEM utama merentasi elektronik kuasa, pek bateri kenderaan elektrik dan elektronik pengguna.

Portfolio paten—yang merangkumi pemfailan berkaitan seperti US2016096736A1 (artikel konduktif telus) dan WO2016094150A1 (struktur sokongan lembaran grafit yang fleksibel)—menyediakan parit harta intelek yang komprehensif di sekitar teknologi grafit fleksibel GrafTech.

Memandang ke Hadapan

Memandangkan industri elektronik meneruskan trajektorinya ke arah faktor bentuk yang lebih kecil, ketumpatan kuasa yang lebih tinggi, dan fleksibiliti yang tidak pernah berlaku sebelum ini, 3D yang dipatenkan oleh GrafTech-papan litar grafit fleksibel bercetak menawarkan penyelesaian yang menarik. Dengan menggabungkan kekonduksian haba yang luar biasa bagi grafit dengan kebebasan reka bentuk pembuatan bahan tambahan, teknologi ini menangani kedua-dua cabaran pengurusan haba masa kini dan bentuk-faktor kekangan hari esok.

Untuk pereka telefon pintar, boleh pakai, sistem automotif dan seterusnya, mesejnya jelas: era elektronik fleksibel dan pintar haba telah tiba—dan GrafTech mendahului.