الیکٹرانک اجزاء کی پیکیجنگ میں مختلف موٹائی کی پی پی فلموں کی کارکردگی

پولی پروپیلین (PP) فلمیں اپنی بہترین موصلیت، کیمیائی مزاحمت اور پروسیسنگ کی کارکردگی کی وجہ سے الیکٹرانک اجزاء کی پیکیجنگ میں کلیدی مواد بن گئی ہیں۔ خاص طور پر ہائی فریکوئنسی کمیونیکیشن، پاور الیکٹرانکس اور لچکدار سرکٹس کی ایپلی کیشنز میں، پولی پروپیلین فلموں کی موٹائی کا پیرامیٹر براہ راست ان کی ڈائی الیکٹرک خصوصیات، مکینیکل طاقت اور تھرمل مینجمنٹ کی صلاحیتوں کو متاثر کرتا ہے۔ مختلف موٹائی کی پی پی فلموں کی جسمانی خصوصیات، درخواست کے منظرنامے اور کارکردگی کو بہتر بنانے کی حکمت عملیوں کا تجزیہ کیا جاتا ہے۔

1.1 موٹائی-متعلقہ ڈائی الیکٹرک مستقل اور نقصان
پی پی فلموں کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ (ایپسیلون آر) عام طور پر 2.2 اور 2.3 کے درمیان ہوتا ہے، لیکن موٹائی میں فرق ہائی فریکوئنسی سگنلز کی ٹرانسمیشن خصوصیات پر نمایاں اثر ڈالتا ہے۔ مثال کے طور پر، دو طرفہ اورینٹڈ پولی پروپیلین (BOPP) فلموں میں، موٹائی میں 4 مائیکرون سے 2 مائیکرون تک کمی نے ڈائی الیکٹرک نقصان ٹینجنٹ (ٹینڈیلٹا) کو 0.0003 سے 0.00015 تک 1 میگاہرٹز پر کم کر دیا۔ نقصان میں یہ کمی فلموں میں ڈوپول اورینٹیشن پولرائزیشن میں کمی کی وجہ سے ہے -- ان کی زیادہ قریب سے منسلک مالیکیولر چین پولرائزیشن میں نرمی کے اوقات اور اس طرح توانائی کی کھپت کو کم کرتی ہے۔
5G بیس اسٹیشن فلٹر پیکیجنگ میں، 3 μm الٹرا- پتلی پی پی فلموں کا استعمال کرنے والے کیپسیٹرز 6 μm فلموں کا استعمال کرنے والوں کے مقابلے میں 40% مساوی سیریز مزاحمت کی نمائش کرتے ہیں، جس سے سگنل فلٹرنگ کی کارکردگی میں نمایاں بہتری آتی ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ 10 GHz پر، فلم کی موٹائی میں ہر 1 مائکرون کی کمی کے لیے اندراج کا نقصان 0.02 dB/cm سے کم ہوتا ہے، جو کہ ہائی-فریکونسی سرکٹس میں سگنل کی سالمیت کو برقرار رکھنے کے لیے اہم ہے۔
1.2 فریکچر فیلڈ کی طاقت اور موٹائی کے درمیان نان لائنر رشتہ
پولی پروپیلین فلموں کی DC بریک ڈاؤن فیلڈ طاقت موٹائی کے الٹا متناسب ہے: E _ bd 1/ d۔ جب موٹائی 10 مائیکرون سے بڑھ کر 20 مائیکرون ہو جاتی ہے، تو بریک ڈاؤن فیلڈ کی طاقت 650 سے 460 وولٹ فی میٹر تک کم ہو جاتی ہے۔ یہ غیر خطی خصوصیت داخلی نقائص کی شماریاتی تقسیم کی وجہ سے ہوتی ہے -- موٹی جھلیوں میں نقائص ہونے کا زیادہ امکان ہوتا ہے، جس سے مقامی برقی شعبوں کے فیلڈ ارتکاز کے اثرات بڑھ جاتے ہیں۔
الٹرا-ہائی-وولٹیج ڈی سی ٹرانسمیشن کیپسیٹرز کے ڈیزائن میں، 8 μm پولی پروپیلین فلمیں 1,200 وولٹ پر کام کر سکتی ہیں، جبکہ μm فلمیں اسی ڈھانچے میں صرف 900 وولٹ کا مقابلہ کر سکتی ہیں۔ بریک ڈاؤن بریک ڈاؤن فیلڈ کی طاقت 10-مائکرون 10 μm فلموں کو 720 720 V/μm نینو سلیکا ڈوپنگ ترمیم تک بڑھایا جائے گا، روایتی موٹائی کی طاقت کی حد سے زیادہ ہے۔

2.1 پنکچر مزاحمت اور لچک کو متوازن کرنا
پولی پروپیلین (پی پی) فلمیں میکانی خصوصیات پر ایک اہم موٹائی کی حد کا اثر دکھاتی ہیں۔ دخول (ASTM D4833 اسٹینڈرڈ) تیزی سے 3.2 N/m سے 1.8 N/m تک کم ہوا اور جب موٹائی 5 μm سے کم تھی تو لمبا ہونا (ASTM D882) 120% سے 180% تک بڑھ جاتا ہے۔ یہ خاصیت انتہائی پتلی پی پی فلموں کو لچکدار PCB پیکیجنگ میں ایک منفرد فائدہ بناتی ہے -- وہ 3 ملی میٹر کے رداس کے ساتھ متحرک موڑنے کے ساتھ 0.5 N کے مقامی دباؤ کو برداشت کر سکتی ہیں۔
AA 4 μm PP/graphene کمپوزٹ فلم ایک پہننے کے قابل ڈیوائس سینسر پیکج کی تھرمل چالکتا 1.2 W/m K تھی، جو خالص PP فلم سے پانچ گنا زیادہ تھی۔ مائیکرو کیپسول سیلف ہیلنگ ٹیکنالوجی جھلی میں 0.1 ملی میٹر کے شگاف کو اس کی اصل طاقت کے 85 فیصد تک 10 منٹ میں ٹھیک کر سکتی ہے۔
2.2 تھرمل ایکسپینشن گتانک مماثلت اور پیکیجنگ کی وشوسنییتا
الیکٹرانک اجزاء کی پیکنگ کے لیے ضروری ہے کہ پولی پروپیلین فلموں کے تھرمل ایکسپینشن فیکٹر (CTE) کا تانبے کے ورق (17 پی پی ایم/ ڈگری) یا سیرامک ​​سبسٹریٹ (6–8 پی پی ایم/ ڈگری) سے قریب سے مماثل ہو۔ سی ٹی ای پر موٹائی کا اثر انیسوٹروپک تھا: طول بلد CTE 50 پی پی ایم/ ڈگری سے گھٹ کر 35 پی پی ایم/ ڈگری تک بڑھتی ہوئی موٹائی کے ساتھ، جبکہ ٹرانسورس سی ٹی ای 80-90 پی پی ایم/ او سی پر مستحکم ہوتی ہے۔ یہ فرق پتلی فلم پروڈکشن میں دوباکشیل اسٹریچنگ کے عمل کی وجہ سے ہے -- بڑھتی ہوئی موٹائی کے ساتھ طولانی مالیکیولر چین کی واقفیت کم ہو جاتی ہے۔
IGBT ماڈیول پیکیجنگ میں انٹرمیڈیٹس کے طور پر 8 μm PP فلموں کا استعمال CTE اور سلکان چپس (2.6 ppm/degree) کے درمیان 42% (15 μm فلموں) سے 28% تک کم کر دیتا ہے، تھرمل سائیکلنگ کی وجہ سے سولڈر تھکاوٹ کی ناکامی کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے۔ گریڈینٹ PP/polyimide (PI) فلمیں جو co-extrusion کے ذریعے تیار کی جاتی ہیں انٹرفیشل تناؤ کو %60 تک کم کر سکتی ہیں اور ماڈیول کی عمر کو 20 سال تک بڑھا سکتی ہیں۔

3.1 الیکٹریکل الیکٹرانکس کے لیے ڈیزائن گائیڈ لائنز
نئے انرجی انورٹر کیپسیٹر ڈیزائن کے ڈیزائن میں، فلم کی موٹائی کو توانائی کی کثافت اور وشوسنییتا میں توازن رکھنا چاہیے۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ 6 μm PP فلموں کا استعمال کرنے والے capacitors میں 1.2 joules/cm3 کی aa والیومیٹرک توانائی کی کثافت تھی، جو 12 فلموں سے 80% زیادہ تھی، لیکن ایک جزوی خارج ہونے والے آغاز وولٹیج میں 1,100 سے 950 وولٹ تک کمی واقع ہوئی۔
الیکٹرک وہیکل موٹر ڈرائیو انورٹرز میں، 4-مائکرون میٹلائزڈ پولی پروپیلین فلم استعمال کرنے والے کیپسیٹرز 150 مائیکرون کی صلاحیت رکھتے ہیں، جو 8 μm فلموں سے 120 فیصد زیادہ ہے، جبکہ ESR کو 5 اومیگا تک کم کرتے ہیں، جو SiC پاور ڈیوائس کے لیے درکار سوئچنگ فریکوئنسی (200 kHz) کو مطمئن کرتے ہیں۔
3.2 الٹرا-اعلی-فریکوئنسی کمیونیکیشن میں پتلا ہونے کا رجحان
5G بیس اسٹیشن فلٹرز پی پی فلم کی موٹائی کے لیے سخت تقاضے رکھتے ہیں۔ 28 گیگا ہرٹز پر، ایک 0.8 μm الٹرا- پتلی BOPP فلم میں صرف 0.00008 کا ڈائی الیکٹرک نقصان تھا، جو 3 μm فلموں سے 60% کم ہے، جس سے فلٹر کے اندراج کے نقصان کو 0.8 dB سے 0.3 dB تک کم کیا گیا ہے۔ اٹامک لیئر ڈیپوزیشن (ALD) کے ذریعے، فلم کی سطح پر 20nm ایلومینا کی پرت اگائی جاتی ہے، جو ملی میٹر ویو شیلڈنگ کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے سطح کی مزاحمتی صلاحیت کو 1014 Ω سے 1016 Ω تک بڑھاتی ہے۔
آپٹیکل ماڈیول پیکیجنگ میں، ڈائی الیکٹرک ایک ڈائی الیکٹرک مستقل درجہ حرارت کی گتانک ایک 1.5 μm PP فلم کو تنہائی کی تہہ کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے صرف -50 ppm/ ڈگری، روایتی پولیمائڈ فلموں (-150 ppm/ oC) سے کہیں زیادہ، تیز رفتار سگنل کے معیار کو یقینی بناتا ہے (25 پی پی ایم)

4.1 ملٹی لیئر کمپوزٹ سٹرکچر انوویشن
co-ایکسٹروژن قابل عین موٹائی کنٹرول (2–10 μm) اعلی طاقت کی کثافت پیکیجنگ کی ضروریات کو پورا کرنے کے لئے 2.5 W/(m·K) کی AA تھرمل چالکتا کے ساتھ PP / nanocellulose کمپوزٹ فلموں کے co- اخراج کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ 1,000 تھرمل سائیکل (-40 ڈگری سے 125 ڈگری تک) کے بعد، ایک 3 μm جامع فلم 92% انٹر لیئر سٹرپنگ طاقت برقرار رکھتی ہے، جو خالص PP فلموں سے 40% زیادہ ہے۔
4.2 ذہین موٹائی ماڈیولیشن ٹیکنالوجی
الیکٹرو کرومک پی پی فلموں کو الیکٹرو کیمیکل اصولوں کے مطابق 1 اور 5 مائکرون کے درمیان موٹائی میں متحرک طور پر ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ 5G بیس سٹیشنوں پر، نقصان کو کم کرنے کے لیے فلموں کو خود بخود 3 μm تک ہائی پاور پر گاڑھا کر دیا جاتا ہے، اور انضمام کی کثافت کو بہتر بنانے کے لیے کم پاور پر 1 مائکرون۔ ابتدائی ٹیسٹ سے پتہ چلتا ہے کہ سمارٹ فلم بیس اسٹیشن پر توانائی کی کھپت کو 15 فیصد تک کم کر سکتی ہے۔
نتیجہ:
پولی پروپیلین فلم کی موٹائی براہ راست الیکٹرانک اجزاء کی پیکیجنگ میں اس کی کارکردگی کا تعین کرتی ہے۔ پولی پروپیلین فلمیں ڈائی الیکٹرک پراپرٹی آپٹیمائزیشن، مکینیکل تھرمل میچنگ ڈیزائن اور مخصوص ایپلی کیشن کسٹمائزیشن کے ذریعے مائیکرو الیکٹرانکس سے لے کر پاور الیکٹرانکس تک کی ضروریات کو پورا کرسکتی ہیں۔ نانوکومپوزائٹ ٹیکنالوجیز اور سمارٹ مواد میں مستقبل کی پیشرفت ان کی ایپلی کیشنز کو ہائی-فریکوئنسی کمیونیکیشنز، نئی توانائی اور ایرو اسپیس جیسے شعبوں میں وسعت دے گی اور الیکٹرانک پیکیجنگ کو اعلی کثافت، بھروسے اور توانائی کی کارکردگی کی طرف لے جائے گی۔