مفید معلومات|تھرمل کنڈکٹیو سلیکون کا بنیادی علم

I. تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون شیٹس کیا ہیں؟

تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون شیٹس ایک قسم کا تھرمل طور پر کنڈکٹیو میڈیم مواد ہے جو ایک خاص عمل کے ذریعے ترکیب کیا جاتا ہے، جس میں سلیکون کو بنیادی مواد کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے اور مختلف معاون مواد جیسے دھاتی آکسائیڈز کو شامل کیا جاتا ہے۔ تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون ربڑ ایک پولیمر مرکب مواد ہے جو آرگنوسیلیکون رال کو بائنڈر کے طور پر استعمال کرتا ہے اور تھرمل چالکتا حاصل کرنے کے لیے تھرمل طور پر کنڈکٹیو پاؤڈر سے بھرتا ہے۔

II تھرمل کنڈکٹیو سلیکون شیٹس کے لیے عام طور پر استعمال ہونے والے میٹرکس میٹریلز اور فلرز

آرگنوسیلیکون رال (بنیادی خام مال)

1. موصلیت اور حرارتی طور پر کنڈکٹیو فلرز: ایلومینا، میگنیشیم آکسائیڈ، بوران نائٹرائڈ، ایلومینیم نائٹرائڈ، بیریلیم آکسائیڈ، کوارٹز، وغیرہ، اور آرگنوسیلیکون پلاسٹکائزرز۔

2. شعلہ ریٹارڈنٹس: میگنیشیم ہائیڈرو آکسائیڈ، ایلومینیم ہائیڈرو آکسائیڈ

3. غیر نامیاتی رنگ (رنگ کی تفریق)

4. کراس لنکنگ ایجنٹس (آسجن کارکردگی کے تقاضے)

5. کیٹالسٹس (پروسیس مولڈنگ کے تقاضے)

نوٹ: تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون شیٹس ہیٹ کنڈکٹرز کے طور پر کام کرتی ہیں، جو کہ حرارت پیدا کرنے والے عنصر اور حرارت کو ختم کرنے والے آلے-کے درمیان ایک اچھا تھرمل ترسیل کا راستہ بناتی ہیں۔ ہیٹ سنکس، ساختی فاسٹنرز (پنکھے) وغیرہ کے ساتھ مل کر وہ حرارت کی کھپت کا ماڈیول بناتے ہیں۔

فلرز میں درج ذیل دھاتی اور غیر نامیاتی فلرز شامل ہیں:

1. دھاتی پاؤڈر فلرز: کاپر پاؤڈر، ایلومینیم پاؤڈر، آئرن پاؤڈر، ٹن پاؤڈر، نکل پاؤڈر، وغیرہ۔

2. دھاتی آکسائیڈ: ایلومینیم آکسائیڈ، بسمتھ آکسائیڈ، بیریلیم آکسائیڈ، میگنیشیم آکسائیڈ، زنک آکسائیڈ؛

3. دھاتی نائٹرائڈز: ایلومینیم نائٹرائڈ، بوران نائٹرائڈ، سلکان نائٹرائڈ؛

4. غیر نامیاتی غیر- دھاتیں: گریفائٹ، سلکان کاربائیڈ، کاربن فائبر، کاربن نانوٹوبس، گرافین، بیریلیم کاربائیڈ، وغیرہ۔

III تھرمل کوندکٹو سلیکون گاسکیٹ کی درجہ بندی
تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون گسکیٹ کو ان میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون پیڈ اور غیر-سلیکون سلیکون پیڈ۔ زیادہ تر تھرمل طور پر کوندکٹو سلیکون گسکیٹ کی برقی موصلیت کی خصوصیات کا تعین بالآخر فلر ذرات کی موصلیت کی خصوصیات سے ہوتا ہے۔

1. تھرمل کوندکٹیو سلیکون پیڈ
تھرمل طور پر چلنے والے سلیکون پیڈز کو مزید کئی ذیلی زمروں میں تقسیم کیا گیا ہے، ہر ایک اپنی منفرد خصوصیات کے ساتھ۔

2. غیر-سلیکون سلیکون پیڈ

غیر-سلیکون سلیکون پیڈ ایک ایسا مواد ہے جس میں اعلی تھرمل چالکتا، ڈبل-خود سے چپکنے والا، کم تھرمل مزاحمت اور الیکٹرانک اجزاء کی اسمبلی کے دوران کم دبانے والی قوت کے تحت اچھی برقی موصلیت کی خصوصیات کی نمائش ہوتی ہے۔ -40 ڈگری سے 150 ڈگری کے اندر مستحکم آپریشن۔ UL94V0 شعلہ retardant درجہ بندی کی ضروریات کو پورا کرتا ہے۔

چہارم تھرمل کوندکٹاوی سلیکون شیٹس کا تھرمل کنڈکٹیوٹی میکانزم

تھرمل طور پر کوندکٹو سلیکون شیٹس کی تھرمل چالکتا پولیمر اور تھرملی کوندکٹو فلر کے درمیان تعامل پر منحصر ہے۔ مختلف قسم کے فلرز میں تھرمل چالکتا کے مختلف میکانزم ہوتے ہیں۔

1. میٹل فلرز کا تھرمل چالکتا میکانزم
میٹل فلرز بنیادی طور پر الیکٹران کی نقل و حرکت کے ذریعے حرارت چلاتے ہیں، جو گرمی کی منتقلی کے ساتھ ہوتی ہے۔

2. غیر-میٹل فلرز کا تھرمل کنڈکٹیوٹی میکانزم
نان-میٹل فلر بنیادی طور پر فونون کے ذریعے حرارت چلاتے ہیں، اور ان کی حرارت کے پھیلاؤ کی شرح بنیادی طور پر پڑوسی ایٹموں یا بانڈنگ گروپس کے کمپن پر منحصر ہوتی ہے۔ اس میں میٹل آکسائیڈ، میٹل نائٹرائڈز اور کاربائیڈز شامل ہیں۔

V. تھرمل کنڈکٹیو سلیکون شیٹس کا استعمال کیسے کریں۔
عام طور پر، تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون شیٹس کو ابتدائی ڈیزائن کے مرحلے سے ساختی، ہارڈویئر اور سرکٹ ڈیزائن میں شامل کیا جانا چاہیے۔ غور و فکر میں عام طور پر شامل ہیں: تھرمل چالکتا، ساختی ڈیزائن، EMC، وائبریشن ڈیمپنگ اور ساؤنڈ جذب، اور انسٹالیشن ٹیسٹنگ۔

1. گرمی کی کھپت کے حل کا انتخاب: الیکٹرانک مصنوعات چھوٹے، پتلے اور ہلکے ڈیزائن کی طرف رجحان رکھتی ہیں، عام طور پر غیر فعال کولنگ کے طریقے استعمال کیے جاتے ہیں، روایتی طور پر ہیٹ سنک پر مبنی ہوتے ہیں۔ موجودہ رجحان گرمی کے ڈوبوں کو مکمل طور پر ختم کرنے کا ہے، ساختی حرارت کی کھپت کے اجزاء (میٹل بریکٹ، دھاتی کیسنگ) کا استعمال کرتے ہوئے؛ یا ہیٹ سنک اور ساختی حرارت کی کھپت کے اجزاء کا مجموعہ۔ مختلف نظام کی ضروریات اور ماحول کے لیے بہترین قیمت-کارکردگی کے تناسب کے ساتھ حل کا انتخاب کریں۔

2. اگر ہیٹ سنک محلول استعمال کر رہے ہیں، تو کم تھرمل چالکتا ڈبل-چپکنے والا استعمال کرنے کی سفارش نہیں کی جاتی ہے۔ اور نہ ہی تھرمل چکنائی کو جھٹکا جذب کیے بغیر استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ 0.5 ملی میٹر موٹی تھرمل کنڈکٹیو سلیکون پیڈ کا استعمال کرتے ہوئے آپریشن کے لیے دھاتی ہکس یا پلاسٹک پش پن استعمال کرنے کا مشورہ دیا جاتا ہے۔ یہ دو طریقے نصب کرنے اور چلانے کے لیے آسان ہیں، چپکنے والی کی ضرورت کو ختم کر سکتے ہیں، اور محفوظ اور زیادہ قابل اعتماد ہونے کے ساتھ، دوہرے- چپکنے والے سے نمایاں طور پر بہتر گرمی کی کھپت پیش کرتے ہیں۔ یونٹ کی قیمت، مزدوری اور سامان سمیت مجموعی لاگت زیادہ مسابقتی ہوگی۔

3. ساختی حرارت کی کھپت کے جزو کا انتخاب کرتے وقت، گرمی کی کھپت کے جزو کی ساختی شکل پر غور کرنا ضروری ہے، جیسے کہ رابطے کی سطح پر مقامی پروٹریشن یا رسیسز، اور ساختی عمل اور تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون پیڈ کے سائز کے درمیان توازن قائم کرنا۔ اگر یہ عمل اجازت دیتا ہے تو، ضرورت سے زیادہ موٹے تھرمل کنڈکٹیو سلیکون پیڈز کو منتخب کرنے سے گریز کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ کام میں آسانی کے لیے، عام طور پر سنگل-چپکنے والی چپکنے والی کو استعمال کرنے کی سفارش کی جاتی ہے، چپکنے والی-کوٹیڈ سائیڈ کو گرمی کی کھپت کے ڈھانچے سے جوڑ کر۔ پیڈ پر کافی دباؤ کو یقینی بنانے کے لیے اچھے کمپریشن تناسب کے ساتھ تھرمل طور پر کنڈکٹیو سلیکون پیڈ کا انتخاب کرنا بہت ضروری ہے۔ (تھرملی کنڈکٹیو سلیکون پیڈ کی موٹائی گرمی کی کھپت کے ڈھانچے اور حرارت کے منبع کے درمیان فرق کی نظریاتی اوپری حد برداشت سے زیادہ ہونی چاہیے، عام طور پر 1mm-2mm زیادہ قابل قبول ہے۔) گرمی کی کھپت کا ڈھانچہ منتخب کرتے وقت، PCB لے آؤٹ کے دوران اجزاء کی پوزیشن، اونچائی اور پیکیج کی قسم کو بھی مدنظر رکھا جانا چاہیے۔ یہ گرمی کے ذرائع کی زیادہ منظم جگہ کا تعین کرنے کی اجازت دیتا ہے اور گرمی کی کھپت کے ڈھانچے کی لاگت کو کم کرتا ہے۔

VI تھرمل کنڈکٹیو سلیکون پیڈ کا انتخاب کیسے کریں۔

تھرمل چالکتا کا انتخاب
تھرمل چالکتا کا انتخاب بنیادی طور پر گرمی کے منبع کی بجلی کی کھپت اور حرارت کے سنک یا گرمی کی کھپت کے ڈھانچے کی حرارت کی کھپت کی صلاحیت پر منحصر ہے۔ عام طور پر، نسبتاً کم درجہ حرارت کی خصوصیات، اعلی درجہ حرارت کی حساسیت، یا ہائی ہیٹ فلوکس کثافت والی چپس (عام طور پر 0.6w/cm³ سے زیادہ جس میں حرارت کی کھپت کے علاج کی ضرورت ہوتی ہے؛ جن کی سطح حرارت کے بہاؤ کی کثافت 0.04w/cm² سے کم ہوتی ہے) کو صرف قدرتی نقل و حمل کی ضرورت ہوتی ہے، اور زیادہ سے زیادہ چالکتا کے ساتھ سلیکٹو کنڈکٹیویٹی کا انتخاب کیا جاتا ہے۔ کنزیومر الیکٹرانکس انڈسٹری میں، چپ جنکشن کا درجہ حرارت عام طور پر 85 ڈگری سیلسیس سے زیادہ نہیں ہونے دیا جاتا ہے، اور اعلی درجہ حرارت کی جانچ کے دوران چپ کی سطح کے درجہ حرارت کو 75 ڈگری سیلسیس سے کم کرنے کی سفارش کی جاتی ہے۔ پورے بورڈ میں استعمال ہونے والے اجزاء بنیادی طور پر تجارتی-گریڈ کے ہوتے ہیں، اس لیے اندرونی نظام کا درجہ حرارت کمرے کے درجہ حرارت پر 50 ڈگری سیلسیس سے زیادہ نہ ہونے کی سفارش کی جاتی ہے۔ پہلی بیرونی سطح کی سطح، یا وہ سطح جس سے آخری صارف رابطہ کر سکتا ہے، مثالی طور پر کمرے کے درجہ حرارت پر درجہ حرارت 45 ڈگری سیلسیس سے کم ہونا چاہیے۔ اعلی تھرمل چالکتا کے ساتھ تھرمل طور پر چلنے والے سلیکون پیڈ کا انتخاب ڈیزائن کی ضروریات کو پورا کر سکتا ہے اور کچھ ڈیزائن مارجن کی اجازت دیتا ہے۔

نوٹ: حرارت کے بہاؤ کی کثافت: ایک یونٹ کے علاقے (1 مربع میٹر) کے کراس-سیکشن فی یونٹ وقت (1 سیکنڈ) سے گزرنے والی حرارت کی مقدار کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ جنکشن کا درجہ حرارت عام طور پر کیس کے درجہ حرارت اور ڈیوائس کی سطح کے درجہ حرارت سے زیادہ ہوتا ہے۔ جنکشن کا درجہ حرارت سیمی کنڈکٹر ویفر سے پیکڈ ڈیوائس کیسنگ تک گرمی کی کھپت کے لیے درکار وقت کے ساتھ ساتھ تھرمل مزاحمت کی پیمائش کرتا ہے۔

VII تھرمل کنڈکٹیو سلیکون پیڈز کی تھرمل چالکتا کو متاثر کرنے والے عوامل

1. پولیمر میٹرکس میٹریل کی قسم اور خصوصیات: میٹرکس میٹریل کی تھرمل چالکتا جتنی زیادہ ہوگی، میٹرکس میں فلر کا پھیلاؤ اتنا ہی بہتر ہوگا، اور میٹرکس اور فلر کے درمیان بانڈنگ اتنی ہی بہتر ہوگی، کمپوزٹ میٹریل کی تھرمل چالکتا اتنی ہی بہتر ہوگی۔

2. فلرز کی اقسام: فلرز کی اعلی تھرمل چالکتا عام طور پر مرکب مواد کی بہتر تھرمل چالکتا کا نتیجہ ہوتی ہے۔

3. فلرز کی شکل: عام طور پر، تھرمل ترسیل کے راستے بنانے میں آسانی کی ترتیب سرگوشیاں> ریشے> فلیکس> دانے دار ہیں۔ فلرز کے لیے تھرمل ترسیل کے راستے بنانا جتنا آسان ہوگا، تھرمل چالکتا اتنا ہی بہتر ہوگا۔

4. فلر کا مواد: پولیمر کے اندر فلرز کی تقسیم جامع مواد کی تھرمل چالکتا کا تعین کرتی ہے۔ کم فلر مواد کم سے کم تھرمل چالکتا کے نتیجے میں؛ ضرورت سے زیادہ فلر مواد مرکب کی مکینیکل خصوصیات کو نمایاں طور پر متاثر کرتا ہے۔ جب فلر کا مواد ایک خاص قدر تک بڑھ جاتا ہے، تو فلرز کے درمیان تعامل ایک نیٹ ورک-لائیک یا چین-جیسا کہ نظام کے اندر تھرمل کنڈکٹیو نیٹ ورک بناتا ہے۔ جب اس نیٹ ورک کی سمت گرمی کے بہاؤ کی سمت کے مطابق ہوتی ہے تو تھرمل چالکتا بہترین ہے۔ لہذا، تھرمل طور پر conductive فلر کی مقدار کے لئے ایک اہم قدر ہے.

5. فلرز اور میٹرکس میٹریل کے درمیان بانڈنگ کی خصوصیات: فلر اور میٹرکس کے درمیان زیادہ بانڈنگ کے نتیجے میں تھرمل چالکتا بہتر ہوتی ہے۔ فلر کی سطح کے علاج کے لیے مناسب کپلنگ ایجنٹس کا استعمال تھرمل چالکتا میں 10%–20% اضافہ کر سکتا ہے۔