الیکٹرانک آلات - تھرمل کوندکٹو سلیکون کے لیے حرارت کی کھپت

1. الیکٹرانک آلات کو گرمی کی کھپت کی ضرورت کیوں ہے؟

الیکٹرانک آلات آپریشن کے دوران خاصی مقدار میں حرارت پیدا کرتے ہیں، جو بنیادی طور پر تھرمل توانائی کے طور پر ضائع ہوتی ہے۔ ضرورت سے زیادہ درجہ حرارت الیکٹرانک آلات کی وشوسنییتا اور عمر کو شدید نقصان پہنچا سکتا ہے۔ لہذا، اس بقایا گرمی کو تیزی سے ختم کرنے کے لیے ہیٹ سنک کی ضرورت ہے۔

گرمی کی کھپت کے اس عمل میں کلیدی کھلاڑی تھرمل انٹرفیس مواد ہے۔ یہ مواد بنیادی طور پر چھوٹے خلاء اور سطح کی بے قاعدگیوں کو پُر کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں جب الیکٹرانک ڈیوائس ہیٹ سنک سے رابطہ کرتی ہے، اس طرح گرمی کی ترسیل کے دوران تھرمل مزاحمت کو کم کرتی ہے اور گرمی کی کھپت کی کارکردگی کو بہتر بناتی ہے۔

5G کی آمد کے ساتھ، وائرلیس موبائل ٹرمینلز جیسے سمارٹ پہننے کے قابل، خود مختار گاڑیاں، اور VR/AR آلات نمایاں طور پر بڑھتی ہوئی بجلی کی کھپت اور گرمی کی پیداوار میں ڈرامائی طور پر اضافہ کا رجحان دکھا رہے ہیں۔ اس کے ساتھ ہی، 5G ٹرمینلز نئے کیسنگ میٹریل جیسے سیرامکس اور شیشے کا استعمال کرنا شروع کر رہے ہیں، جن میں دھاتوں کے مقابلے میں گرمی کی کھپت کی کارکردگی کم ہوتی ہے، جس سے تھرمل انٹرفیس مواد پر زیادہ مطالبات ہوتے ہیں۔ دوسری طرف، 5G بیس سٹیشنوں کی تعمیر نے ہیٹ سنک کی بڑی مانگ کو بھی فروغ دیا ہے۔

مختصراً، تھرمل انٹرفیس مواد الیکٹرانک گرمی کی کھپت کی ٹیکنالوجی کے لیے ایک اہم معاون بن رہے ہیں۔ ایک طرف، الیکٹرانک مصنوعات کی مسلسل اپ گریڈنگ نے ان مواد کے اطلاق اور استعمال میں مسلسل توسیع کی ہے۔ دوسری طرف، ابھرتے ہوئے ایپلیکیشن منظرناموں نے تھرمل طور پر کنڈکٹیو انٹرفیس مواد کے لیے کارکردگی کے نئے چیلنجز بھی لائے ہیں۔ یہ قابل قیاس ہے کہ تھرمل طور پر کنڈکٹیو انٹرفیس مواد الیکٹرانک ٹیکنالوجی کی ترقی کو چلانے والے کلیدی ستونوں میں سے ایک بن جائے گا۔

2. تھرمل کنڈکٹیو سلیکون کی ترکیب

سلیکون جیل ایک خاص قسم کا سلیکون ربڑ ہے جسے "ٹھوس-مائع بقائے باہمی کے مواد" کے نام سے جانا جاتا ہے، جہاں مائع اور ٹھوس ایک ساتھ رہتے ہیں۔ یہ ایک نیٹ ورک ڈھانچہ ہے جو پولیمیرک مرکبات پر مشتمل ہے اور منفرد خصوصیات کا حامل ہے۔ علاج کرنے سے پہلے، اسے عام طور پر دو اجزاء، A اور B میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ پلاٹینم دھاتی مرکبات کے کیٹالیسس کے تحت، تھرمل طور پر کنڈکٹیو آرگنوسیلیکون رال میٹرکس پر ونائل یا پروپیلین گروپس کراس لنکنگ ایجنٹ کے مالیکیولز پر سیلانول گروپس کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتے ہیں تاکہ جیل بن سکے۔ پورا ردعمل ایک اضافی vulcanization ردعمل ہے، کوئی ضمنی مصنوعات پیدا نہیں کرتا اور اس وجہ سے کوئی سکڑتا نہیں ہے۔ تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون ربڑ ایک لکیری پولی آرگنوسیلوکسین ہے جس میں زیادہ داڑھ ماس ہوتا ہے (عام طور پر 148,000 g/mol سے زیادہ)۔

3. Thermally conductive سلیکون کی چپکنے والی خصوصیات

پولی سیلوکسین مالیکیولز کا مرکزی سلسلہ عام طور پر Si-O-Si بانڈز پر مشتمل ہوتا ہے۔ اس سالماتی ڈھانچے میں، R عام طور پر میتھائل ہوتا ہے، لیکن دیگر گروپس، جیسے کہ ایتھائل، ونائل، فینائل، اور ٹرائفلوروالڈہائیڈ، کو کچھ خصوصیات کو بہتر بنانے یا بڑھانے کے لیے متعارف کرایا جا سکتا ہے۔ R' ہائیڈروکسیل یا الکائل ہے، اور n چین کی اکائیوں کی تعداد کی نمائندگی کرتا ہے۔

اس پولی سلوکسین مواد میں درج ذیل اہم خصوصیات ہیں:

1. مستحکم فزیک کیمیکل خصوصیات، زیادہ تر درجہ حرارت سے آزاد، 50-250 ڈگری درجہ حرارت کی حد میں قابل استعمال، بہترین برقی موصلیت اور اعلی اور کم درجہ حرارت (-50-250 ڈگری) کے خلاف مزاحمت کے ساتھ۔

2. پرائمر یا سرفیس ٹریٹمنٹ ایجنٹس کی ضرورت کے بغیر سب سے زیادہ عام الیکٹرانک آلات یا دیگر مواد کی سطحوں پر جسمانی طور پر قائم رہتا ہے، اور علاج کے دوران ضمنی مصنوعات یا سکڑاؤ پیدا نہیں کرتا ہے۔

3. نظام بے رنگ اور شفاف ہے، جس سے برتن کے مرکب کے طور پر استعمال ہونے پر برتن والے عنصر کی اندرونی ساخت کا مشاہدہ کرنا آسان ہوجاتا ہے۔ نیم-علاج حالت میں ٹھیک ہونے کے بعد، یہ بہت سے ذیلی ذخیروں میں اچھی چپکنے اور سگ ماہی کی خصوصیات اور تھرمل سائیکلنگ کے خلاف بہترین مزاحمت کی نمائش کرتا ہے۔

4. طویل قابل عمل وقت؛ دونوں اجزاء مکس کرنے کے بعد جلدی جیل نہیں ہوتے۔ ہیٹنگ کیورنگ کو فروغ دیتی ہے، اور کیورنگ ٹمپریچر کو ایڈجسٹ کرکے کیورنگ ٹائم کو لچکدار طریقے سے کنٹرول کیا جا سکتا ہے

6. جیل کی سختی، بہاؤ کی صلاحیت، اور علاج کے وقت کو مختلف اطلاق کے حالات کے لیے لچکدار طریقے سے ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ اسے سلیکون جیلوں میں بھی شعلہ-ریارڈنٹ، کنڈکٹیو، یا تھرمل طور پر کنڈکٹیو خصوصیات کے ساتھ بنایا جا سکتا ہے۔

7. خود کو ٹھیک کرنے کی اچھی- صلاحیت؛ یہ بیرونی قوتوں کی وجہ سے پیدا ہونے والے شگاف کو خود بخود ٹھیک کر سکتا ہے، جبکہ واٹر پروفنگ، نمی-پروفنگ، اور زنگ سے بچاؤ بھی فراہم کر سکتا ہے۔

8. سلیکون جیل کے تیل کی پارگمیتا

سلیکون جیل کی ولکنائزیشن کے دوران، یہ ایک ٹھوس-مائع بقائے باہمی کی حالت میں کم کراس-جوڑنے والی کثافت کے ساتھ موجود ہوتا ہے۔ لہذا، تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون جیل تیل کے اخراج کا شکار ہے، جو الیکٹرانک آلات کو آلودہ کر سکتا ہے اور ان کی طویل مدتی اعتبار کو کم کر سکتا ہے۔ تیل کے اخراج سے گریز کرتے ہوئے سلیکون رال کی تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے، تھرمل کنڈکٹیو سلیکون جیل کی کراس-جوڑنے والی کثافت کو بڑھانا ضروری ہے۔

ایک اعلی کراس-جوڑنے والی کثافت مزید آرگنوسیلیکون میکرو مالیکیولز کو رد عمل کا اظہار کرنے اور ایک مکمل نیٹ ورک ڈھانچے میں لنک کرنے-کی اجازت دیتی ہے، جس سے اسے اچھی روانی ملتی ہے۔ غیر کراس-منسلک رال کا عملی طور پر کوئی وجود نہیں ہے۔ یہاں تک کہ اگر مکمل نیٹ ورک ڈھانچہ کی ایک چھوٹی سی مقدار موجود ہے، یہ گھنے کراس-لنکنگ پوائنٹس فی یونٹ والیوم بناتا ہے۔ غیر کراس-لنکڈ رال حرکت کے دوران نیٹ ورک کے ڈھانچے کے ساتھ رگڑ کا ایک اعلی گتانک پیدا کرتا ہے، اس کے بہاؤ کو روکتا ہے اور اس طرح تیل کے اخراج کو کم کرتا ہے۔

لہذا، تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون جیل کی کراس-جوڑنے والی کثافت کو بڑھانا تیل کے اخراج کے مسئلے کو حل کرنے کی کلید ہے۔ تشکیل اور عمل کو بہتر بنا کر، کراس-جوڑنے والی کثافت کو بڑھایا جا سکتا ہے، تھرمل چالکتا کو بہتر بنا کر تیل کے اخراج کو مؤثر طریقے سے روکتا ہے اور الیکٹرانک آلات کی وشوسنییتا کو بہتر بناتا ہے۔

5. سلیکون کی چپکنے والی طاقت کیسے ہے؟

کچھ ایپلی کیشنز میں، جیسے کہ بیٹری ماڈیولز میں پی ای ٹی فلم اور ایلومینیم مرکب کے درمیان، تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون کے چپکنے کے لیے کچھ تقاضے ہوتے ہیں۔ تھرمل طور پر conductive سلیکون کی چپکنے والی کارکردگی بنیادی طور پر جیل کی viscosity اور بلک طاقت سے متعلق ہے. جیل کی چپکنے والی طاقت بانڈنگ انٹرفیس پر اس کی چپکنے والی طاقت کا تعین کرتی ہے، جبکہ بڑی طاقت جیل کے ٹوٹنے کے لیے درکار قوت کا تعین کرتی ہے، جسے عام طور پر جیل کی بانڈنگ فورس کہا جاتا ہے۔

انٹرفیس میں چپکنے والی قوت کی طاقت کا تعین کولائیڈ کی مربوط قوت کی نسبتہ طاقت سے ہوتا ہے۔ اگر کولائیڈ کی چپکنے والی قوت کولائیڈ کے ٹوٹنے کے لیے درکار مربوط قوت سے کم ہے، تو انٹرفیس کی ناکامی واقع ہو جاتی ہے، اور چپکنے والی قوت کی وسعت بنیادی طور پر چپکنے والی قوت، یعنی چپکنے والی قوت پر منحصر ہوتی ہے۔ اگر کولائیڈ کی چپکنے والی قوت کولائیڈ کے ٹوٹنے کے لیے درکار مربوط قوت سے زیادہ ہے، تو ہم آہنگی کی ناکامی واقع ہوتی ہے، اور چپکنے والی قوت کی شدت بنیادی طور پر کولائیڈ کی مربوط قوت پر منحصر ہوتی ہے۔

6. تھرمل کنڈکٹیو سلیکون کے اطلاق کے علاقے

(1) ایونکس کا سامان

ایک مخصوص قسم کے ایویونکس سوئچ میں کم-درجہ حرارت کے ڈیٹا پیکٹ کے نقصان کا سامنا کرنا پڑا، جو اصل ڈیزائن میں استعمال ہونے والے تھرمل کنڈکٹیو پیڈز میں ضرورت سے زیادہ مقامی دباؤ کی وجہ سے ہوتا ہے۔ روایتی تھرمل کنڈکٹیو پیڈز اور تھرمل کنڈکٹیو چپکنے والی چیزوں کے مقابلے میں، تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون چکنائی، ایک نئی قسم کے تھرمل کنڈکٹیو انٹرفیس میٹریل کے طور پر، مختلف ٹیسٹوں جیسے کہ اعلی اور کم درجہ حرارت کی کارکردگی، تصادم کی حفاظت، اور مسلسل کمپن میں بہترین کارکردگی کا مظاہرہ کرتی ہے، اور ایویونکس مصنوعات کی تیاری میں لاگو کیا جا سکتا ہے۔

(2) 5G الیکٹرانک آلات

نیا تھرمل طور پر conductive سلیکون مواد نہ صرف گرمی کی ترسیل کے اثر کو بڑھا سکتا ہے، بلکہ مؤثر گرمی کی منتقلی کو بھی حاصل کر سکتا ہے. روایتی تھرمل طور پر کنڈکٹیو مواد کے مقابلے میں، ناول تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون مؤثر طریقے سے الیکٹرانک اجزاء کی ایپلی کیشنز میں سگنل پروپیگنڈے کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتا ہے، 5G آلات میں اس کے اعلی-معیار کی ایپلی کیشن کو فروغ دیتا ہے۔

(3) پاور بیٹریاں

زیادہ تر پاور بیٹریاں لیتھیم-آئن بیٹریاں استعمال کرتی ہیں، جن کے فوائد ہیں جیسے کہ توانائی کی کثافت اور طویل سروس لائف، لیکن یہ حفاظتی خطرات بھی لاحق ہیں۔ عام ڈرائیونگ اور غیر متوقع حالات میں، لیتھیم بیٹریاں مسلسل کمپن، درجہ حرارت میں تبدیلی، پانی میں ڈوبنے، جزوی شارٹ سرکٹس، اوورلوڈز، مکینیکل اثرات وغیرہ کا نشانہ بن سکتی ہیں، جو ڈرائیوروں اور مسافروں کی حفاظت کو خطرے میں ڈال سکتی ہیں۔

اگر تھرمل طور پر کنڈکٹیو اور شعلہ ریٹارڈنٹ سلیکون کا استعمال انفرادی پاور بیٹری سیلز کو سمیٹنے کے لیے کیا جاتا ہے، تو بیٹری پیک کی حفاظتی کارکردگی کو نمایاں طور پر بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون واٹر پروف سگ ماہی، شعلے-ریارڈنٹ سیلنگ، گرمی کی کھپت، جھٹکا جذب، اور فکسیشن، پیچیدہ یا غیر متوقع ماحول میں لیتھیم بیٹریوں کے محفوظ آپریشن کو برقرار رکھنے میں کردار ادا کر سکتا ہے، جس کا مقصد تمام فریقوں کا تعاقب ہے۔