ในการพัฒนาครั้งสำคัญสำหรับอุตสาหกรรมการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ กราฟเทค อินเตอร์เนชั่นแนล โฮลดิ้งส์ อิงค์ ได้รับสิทธิบัตรสำคัญสำหรับแผงวงจรแบบยืดหยุ่นที่สร้างขึ้นบนพื้นผิวกราไฟท์โดยใช้เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติขั้นสูง เทคโนโลยีที่ได้รับการจดสิทธิบัตร—กำหนดอย่างเป็นทางการภายใต้การตีพิมพ์สิทธิบัตร WO2016015032A1 และเอกสารที่ยื่นต่อสหรัฐอเมริกาที่เกี่ยวข้องรวมถึง US9546763—วางตำแหน่งบริษัทให้อยู่ในระดับแนวหน้าในภาคส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ยืดหยุ่นและพับเก็บได้ซึ่งมีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว.

ด้วยผลงานรวมของ การยื่นขอรับสิทธิบัตร 364 รายการ และก 500% กิจกรรม IP เพิ่มขึ้นGrafTech ได้แสดงให้เห็นถึงความมุ่งมั่นเชิงรุกต่อนวัตกรรมด้านกราไฟท์-วัสดุศาสตร์พื้นฐาน-1-. สิ่งประดิษฐ์ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรใหม่นี้แสดงถึงการก้าวกระโดดครั้งสำคัญ: แผงวงจรที่มีความยืดหยุ่นซึ่งมีซับสเตรตกราไฟท์ที่มีความยืดหยุ่น ซึ่งใช้ชั้นอิเล็กทริกและชั้นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า—และในบางรูปลักษณ์ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์เพิ่มเติมจะถูกพิมพ์โดยตรง—ใช้ การผลิตสารเติมแต่ง 3 มิติ.

ความท้าทายในการจัดการระบายความร้อน

นวัตกรรมนี้ช่วยแก้ปัญหาความท้าทายที่ยังคงมีอยู่อย่างต่อเนื่องที่สุดในการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่: การกระจายความร้อน. เมื่ออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดกะทัดรัดและทรงพลังมากขึ้น การจัดการเอาท์พุตความร้อนของส่วนประกอบต่างๆ เช่น ไมโครโปรเซสเซอร์ วงจรรวม และระดับสูง-อุปกรณ์ออปติคอลกำลังมีความสำคัญ. ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพภายในอุณหภูมิเกณฑ์ที่กำหนดเท่านั้น เมื่อความร้อนสะสมมากเกินไประหว่างการทำงาน ไม่เพียงแต่ทำให้ประสิทธิภาพของส่วนประกอบลดลง แต่ยังลดความน่าเชื่อถือของระบบโดยรวม และอาจนำไปสู่ความล้มเหลวร้ายแรงได้.

ทุกๆ 10°อุณหภูมิการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอนทั่วไปลดลง C ความน่าเชื่อถือเพิ่มขึ้นประมาณสองเท่า และอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ยาวนานขึ้นอย่างมาก. หลักการพื้นฐานของการออกแบบอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นี้ได้ผลักดันให้ผู้ผลิตแสวงหาอย่างต่อเนื่อง-มากขึ้น-โซลูชั่นการจัดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

เทคโนโลยีทำงานอย่างไร

แผงวงจรแบบยืดหยุ่นที่ได้รับการจดสิทธิบัตรประกอบด้วยสามชั้นที่จำเป็น: :

1. สารตั้งต้นกราไฟท์ที่มีความยืดหยุ่น – ให้ความพิเศษใน-การนำความร้อนของระนาบเพื่อการกระจายความร้อนที่มีประสิทธิภาพ

2. ชั้นอิเล็กทริก – เกิดขึ้นบนพื้นผิวของสารตั้งต้นกราไฟท์เพื่อเป็นฉนวนไฟฟ้า

3. ชั้นที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า – นำไปใช้กับชั้นอิเล็กทริกเพื่อสร้างวงจรไฟฟ้าจริง

ชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าสามารถประดิษฐ์ได้จากวัสดุต่างๆ ได้แก่ เงิน ทองแดง หรืออลูมิเนียมและอาจนำไปใช้เป็นตัวนำหรือฟอยล์โลหะโดยใช้เทคนิคเช่น การพิมพ์สกรีนหรือการพิมพ์ 3 มิติ. แผงวงจรที่ได้จะคงคุณลักษณะการดัดงอเช่นเดียวกับแผ่นกราไฟท์เอง รัศมีการโค้งงอแน่นถึง 3.0 มม. สำหรับกระดานหนา 0.25 มม และ 6.0 มม. สำหรับกระดานหนา 0.5 มม—โดยไม่กระทบต่อความสมบูรณ์ของโครงสร้างหรือประสิทธิภาพทางไฟฟ้า.

ซึ่งหมายความว่าแผงวงจรแบบยืดหยุ่นสามารถเป็นได้ งอ บิด หรืองอซ้ำๆ จากการกำหนดค่าระนาบโดยไม่มีผลกระทบด้านลบต่อการทำงานของมันเป็นแผงวงจร—ความสามารถที่เปิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ ให้กับการออกแบบผลิตภัณฑ์

การใช้งานข้ามอุตสาหกรรม

เทคโนโลยีเป็นอย่างดี-เหมาะกับการใช้งานที่ไหน การกระจายความร้อนและข้อจำกัดเชิงพื้นที่ เป็นสิ่งสำคัญยิ่ง:

• ไฟ LED และจอแสดงผล: เนื่องจากผู้ผลิตผลักดันความสว่างของจอแสดงผลให้สูงขึ้น LED จึงใช้พลังงานมากขึ้นและสร้างความร้อนมากขึ้น แผงวงจรกราไฟท์แบบยืดหยุ่นของ GrafTech สามารถรองรับ LED ในขณะที่กระจายความร้อนไปพร้อมๆ กัน—ข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับครั้งต่อไป-จอแสดงผล LCD รุ่น.

• สมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต: การผลักดันไปสู่อุปกรณ์ที่บางและเบาขึ้นพร้อมพลังการประมวลผลที่สูงขึ้นทำให้การจัดการระบายความร้อนที่มีประสิทธิภาพเป็นสิ่งจำเป็น กราฟเทค สเปรเดอร์ชิลด์™ กลุ่มผลิตภัณฑ์ซึ่งมีการใช้งานแล้วในโซลูชั่นระบายความร้อนของสมาร์ทโฟน แสดงให้เห็นถึงสถานะของบริษัทในตลาดนี้.

• สมาร์ทโฟนแบบพับได้: บางทีแอปพลิเคชันที่น่าตื่นเต้นที่สุดอาจอยู่ในหมวดหมู่อุปกรณ์แบบพับได้ที่เกิดขึ้นใหม่ กราไฟท์ที่มีความยืดหยุ่น-แผงวงจรพื้นฐานสามารถทำหน้าที่เป็น ศักยภาพในการทดแทน PCB แบบแข็งแบบดั้งเดิม ในอุปกรณ์ที่ต้องทนทานต่อการพับและกางออกซ้ำๆ.

• อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้: ตั้งแต่สมาร์ทวอทช์ไปจนถึงอุปกรณ์ติดตามสุขภาพ อุปกรณ์สวมใส่ต้องการวงจรที่ยืดหยุ่น ทนทาน และมีประสิทธิภาพเชิงความร้อน.

• ระบบยานยนต์: ใน-อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของยานพาหนะ—โดยเฉพาะรถยนต์ไฟฟ้าและผู้ขับขี่ขั้นสูง-ระบบช่วยเหลือ—ต้องการการจัดการระบายความร้อนที่แข็งแกร่งในพื้นที่จำกัด.

แนวโน้มอุตสาหกรรมที่กว้างขึ้น

GrafTech ไม่ใช่บริษัทเดียวที่แสวงหาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความยืดหยุ่นผ่านการผลิตแบบเติมเนื้อ เมื่อต้นปี 2560 นักวิจัยจาก มหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีมิสซูรี สาธิตเทคนิคการพิมพ์สเปรย์โดยตรงที่ผสานรวมวัสดุพิมพ์ที่ยืดหยุ่นเข้ากับวัสดุนำไฟฟ้าที่มีความแข็ง. พื้นผิวยืดหยุ่นที่ผลิตด้วยวิธีนี้สามารถบิด ยืด และโค้งงอได้ซ้ำๆ โดยไม่ทำให้ประสิทธิภาพลดลง—สะท้อนหลักการสำคัญของกราไฟท์ของ GrafTech-แนวทางพื้นฐาน

ผลกระทบเชิงกลยุทธ์

การอนุมัติสิทธิบัตรนี้ช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับจุดยืนของ GrafTech ในการขยายตัวอย่างรวดเร็ว ระบบอิเล็กทรอนิกส์ไฮบริดแบบยืดหยุ่น (ฟ.อ) ตลาด-. ในฐานะผู้นำระดับโลกที่ได้รับการยอมรับในด้านผลิตภัณฑ์กราไฟท์เชิงวิศวกรรมและฟิล์มการนำความร้อนสูง บริษัทให้บริการแก่ OEM รายใหญ่ในด้านอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ชุดแบตเตอรี่รถยนต์ไฟฟ้า และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ผลงานสิทธิบัตร—ซึ่งรวมถึงเอกสารที่เกี่ยวข้อง เช่น US2016096736A1 (บทความนำไฟฟ้าที่โปร่งใส) และ WO2016094150A1 (โครงสร้างรองรับแผ่นกราไฟท์แบบยืดหยุ่น)—มอบคูน้ำทรัพย์สินทางปัญญาที่ครอบคลุมเกี่ยวกับเทคโนโลยีกราไฟท์ที่ยืดหยุ่นของ GrafTech.

มองไปข้างหน้า

ในขณะที่อุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ยังคงดำเนินวิถีทางต่อไป ฟอร์มแฟคเตอร์ที่เล็กลง ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น และความยืดหยุ่นที่ไม่เคยมีมาก่อน, 3D ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรของ GrafTech-แผงวงจรกราไฟท์แบบยืดหยุ่นที่พิมพ์ออกมานำเสนอโซลูชั่นที่น่าสนใจ โดยการผสมผสาน การนำความร้อนที่ยอดเยี่ยมของกราไฟท์ กับ อิสระในการออกแบบการผลิตแบบเติมเนื้อวัสดุเทคโนโลยีนี้ตอบสนองทั้งความท้าทายด้านการจัดการระบายความร้อนในปัจจุบันและรูปแบบ-ปัจจัยจำกัดของวันพรุ่งนี้

สำหรับนักออกแบบสมาร์ทโฟน อุปกรณ์สวมใส่ ระบบยานยนต์ และอื่นๆ ข้อความนั้นชัดเจน: ยุคของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อัจฉริยะเชิงความร้อนที่ยืดหยุ่นได้มาถึงแล้ว—และ GrafTech กำลังเป็นผู้นำ