Trong một bước phát triển mang tính bướcngoặt củangành sản xuất điện tử, GrafTech International Holdings Inc. đã giành được bằng sáng chế quan trọng cho bảng mạch linh hoạt được chế tạo trênnền than chì bằng kỹ thuật in 3D tiên tiến. Côngnghệ được cấp bằng sáng chế—được chỉ định chính thức theo công bố bằng sáng chế WO2016015032A1 và các hồ sơ liên quan của Hoa Kỳ bao gồm US9546763—đưa công ty đi đầu trong lĩnh vực điện tử linh hoạt và có thể gập lại đang phát triểnnhanh chóng.

Với tổng danh mục đầu tư là 364 đơn xin cấp bằng sáng chế và một 500% tăng hoạt động IP, GrafTech đã thể hiện cam kết tích cực đối với việc đổi mới than chì-khoa học vật liệu dựa trên-1-. Phát minh mới được cấp bằng sáng chếnày thể hiện một bướcnhảy vọt đáng kể: một bảng mạch linh hoạt có chấtnền than chì dẻo, trên đó áp dụng các lớp điện môi và lớp dẫn điện.—và theo một số phương án, các linh kiện điện tử bổ sung được in trực tiếp—sử dụng Sản xuất bồi đắp 3D.

Thử thách quản lýnhiệt

Sự đổi mới giải quyết một trongnhững thách thức dai dẳngnhất trong thiết kế điện tử hiện đại: tảnnhiệt. Khi các thiết bị điện tửngày càng trởnênnhỏ gọn và mạnh mẽ, việc quản lýnhiệt lượng đầu ra của các bộ phậnnhư bộ vi xử lý, mạch tích hợp và các thiết bị cao cấp-các thiết bị quang điện đã trởnên quan trọng. Các thành phầnnày chỉ hoạt động hiệu quả ởnhiệt độngưỡng cụ thể. Khinhiệt độ tích tụ quá mức trong quá trình vận hành,nó không chỉ làm giảm hiệu suất của các bộ phận mà còn làm giảm độ tin cậy của toàn bộ hệ thống và thậm chí có thể dẫn đến hỏng hócnghiêm trọng..

Cứ 10°Giảm Cnhiệt độ hoạt động của thiết bị bán dẫn silicon điển hình, độ tin cậy tăng gần gấp đôi và tuổi thọ sản phẩm kéo dài đáng kể. Nguyên tắc cơ bảnnày của thiết kế điện tử đã thúc đẩy cácnhà sản xuất luôn tìm kiếm-hơn thếnữa-Giải pháp quản lýnhiệt hiệu quả.

Côngnghệ hoạt độngnhư thếnào

Bảng mạch linh hoạt được cấp bằng sáng chế bao gồm ba lớp thiết yếu:

1. Chấtnền than chì linh hoạt – cung cấp đặc biệt trong-độ dẫnnhiệt phẳng để truyềnnhiệt hiệu quả

2. Một lớp điện môi – được hình thành trên bề mặt của chấtnền than chì để cách điện

3. Lớp dẫn điện – áp dụng lên lớp điện môi để tạo thành mạch điện thực tế

Lớp dẫn điện có thể được chế tạo từ các vật liệu bao gồm bạc, đồng hoặcnhôm, và có thể được sử dụngnhư chất dán dây dẫn hoặc lá kim loại bằng cách sử dụng các kỹ thuậtnhư in ấn màn hình hoặc in 3D. Bảng mạch thu được duy trì các đặc tính uốn giốngnhư bản thân tấm than chì, đạt được bán kính uốn cong chặt tới 3,0 mm đối với tấm dày 0,25 mm và 6,0 mm cho tấm dày 0,5 mm—mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của cấu trúc hoặc hiệu suất điện.

Điềunày cónghĩa là bảng mạch linh hoạt có thể uốn cong, xoắn hoặc uốn congnhiều lần từ một cấu hình phẳng mà không có tác động tiêu cực đến chứcnăng củanónhư một bảng mạch—một khảnăng mở ranhững khảnăng hoàn toàn mới cho việc thiết kế sản phẩm.

Ứng dụng trong cácngành côngnghiệp

Côngnghệnày đặc biệt tốt-phù hợp với các ứng dụng ở đó tảnnhiệt và hạn chế về không gian là tối quan trọng:

• Đèn LED và màn hình hiển thị: Khi cácnhà sản xuất đẩy độ sáng màn hình lên cao hơn, đèn LED sẽ tiêu thụnhiều điệnnăng hơn và tạo ranhiềunhiệt hơn. Bảng mạch than chì linh hoạt của GrafTech có thể hỗ trợ đèn LED đồng thời tảnnhiệt—một lợi thế quan trọng cho lần tiếp theo-màn hình LCD thế hệ.

• Điện thoại thông minh và máy tính bảng: Việc thúc đẩy các thiết bị mỏng hơn,nhẹ hơn với sức mạnh xử lý cao hơn khiến việc quản lýnhiệt hiệu quả trởnên cần thiết. GrafTech's TUYỆT VỜI™ dòng sản phẩm đã được triển khai trong các giải pháp làm mát điện thoại thông minh, thể hiện sự hiện diện lâu dài của công ty tại thị trườngnày.

• Điện thoại thông minh có thể gập lại: Có lẽ ứng dụng thú vịnhấtnằm ở danh mục thiết bị có thể gập lại mớinổi. Than chì linh hoạt-bảng mạch dựa trên có thể phục vụnhư một tiềmnăng thay thế cho PCB cứng truyền thống trong các thiết bị phải chịu đựng việc gấp và mởnhiều lần.

• Thiết bị điện tử đeo được: Từ đồng hồ thông minh đến thiết bị theo dõi sức khỏe, thiết bị đeo đều yêu cầu mạch điện linh hoạt, bền bỉ và tiết kiệmnhiệt.

• Hệ thống ô tô: Trong-xe điện tử—đặc biệt lànhữngngười lái xe điện vàngười lái xenâng cao-hệ thống hỗ trợ—yêu cầu quản lýnhiệt mạnh mẽ trong không gian hạn chế.

Xu hướngngành rộng hơn

GrafTech không đơn độc trong việc theo đuổi thiết bị điện tử linh hoạt thông qua sản xuất bồi đắp. Đầunăm 2017, cácnhànghiên cứu tại Đại học Khoa học và Côngnghệ Missouri đã trình diễn kỹ thuật in khí dung trực tiếp tích hợp chấtnền linh hoạt với vật liệu dẫn điện cứng. Các bề mặt đàn hồi được tạo ra bằng phương phápnày có thể được xoắn, kéo căng và uốn congnhiều lần mà hầunhư không làm suy giảm hiệu suất—lặp lại cácnguyên tắc cốt lõi của than chì của GrafTech-cách tiếp cận dựa trên

Ýnghĩa chiến lược

Việc phê duyệt bằng sáng chếnày củng cố vị thế của GrafTech trong việc mở rộngnhanh chóng thiết bị điện tử lai linh hoạt (FHE) thị trường-. Là công ty dẫn đầu toàn cầu được côngnhận về các sản phẩm than chì kỹ thuật và màng dẫnnhiệt cao, công ty phục vụ các OEM lớn về điện tử công suất, bộ pin xe điện và điện tử tiêu dùng.

Danh mục bằng sáng chế—trong đó bao gồm các hồ sơ liên quannhư US2016096736A1 (vật dẫn điện trong suốt) và WO2016094150A1 (cấu trúc hỗ trợ tấm than chì linh hoạt)—cung cấp lợi thế sở hữu trí tuệ toàn diện xung quanh côngnghệ than chì linh hoạt của GrafTech.

Nhìn về phía trước

Khingành côngnghiệp điện tử tiếp tục quỹ đạo hướng tới hệ số dạngnhỏ hơn, mật độnăng lượng cao hơn và tính linh hoạt chưa từng có, 3D được cấp bằng sáng chế của GrafTech-bảng mạch than chì linh hoạt in cung cấp một giải pháp hấp dẫn. Bằng cách kết hợp các tính dẫnnhiệt đặc biệt của than chì với tự do thiết kế của sản xuất bồi đắp, côngnghệnày giải quyết cảnhững thách thức về quản lýnhiệtngàynay và hình thức-yếu tố hạn chế củangày mai.

Đối với cácnhà thiết kế điện thoại thông minh, thiết bị đeo, hệ thống ô tô và hơn thếnữa, thông điệp rất rõ ràng: kỷnguyên của thiết bị điện tử linh hoạt, thông minh vềnhiệt đã đến—và GrafTech đang dẫn đầu.