इलेक्ट्रॉनिक घटक पैकेजिंग में विभिन्न मोटाई की पीपी फिल्मों का प्रदर्शन

पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) फिल्में अपने उत्कृष्ट इन्सुलेशन, रासायनिक प्रतिरोध और प्रसंस्करण प्रदर्शन के कारण इलेक्ट्रॉनिक घटक पैकेजिंग में एक महत्वपूर्ण सामग्री बन गई हैं। विशेष रूप से उच्च आवृत्ति संचार, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स और लचीले सर्किट के अनुप्रयोगों में, पॉलीप्रोपाइलीन फिल्मों के मोटाई पैरामीटर सीधे उनके ढांकता हुआ गुणों, यांत्रिक शक्ति और थर्मल प्रबंधन क्षमताओं को प्रभावित करते हैं। विभिन्न मोटाई की पीपी फिल्मों की भौतिक विशेषताओं, अनुप्रयोग परिदृश्यों और प्रदर्शन अनुकूलन रणनीतियों का विश्लेषण किया जाता है।

1.1 मोटाई-संबंधित ढांकता हुआ स्थिरांक और हानि
पीपी फिल्मों का ढांकता हुआ स्थिरांक (ईपीएसलॉन आर) आम तौर पर 2.2 और 2.3 के बीच होता है, लेकिन मोटाई में भिन्नता का उच्च आवृत्ति संकेतों की संचरण विशेषताओं पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। उदाहरण के लिए, द्विअक्षीय रूप से उन्मुख पॉलीप्रोपाइलीन (बीओपीपी) फिल्मों में, 4 माइक्रोन से 2 माइक्रोन तक की मोटाई में कमी से 1 मेगाहर्ट्ज पर ढांकता हुआ हानि स्पर्शरेखा (टंडेल्टा) 0.0003 से 0.00015 तक कम हो गई। नुकसान में यह कमी फिल्मों में घटे हुए द्विध्रुवीय अभिविन्यास ध्रुवीकरण में कमी के कारण है - उनकी अधिक बारीकी से संरेखित आणविक श्रृंखलाएं ध्रुवीकरण विश्राम समय की लंबाई को कम करती हैं और इस प्रकार ऊर्जा अपव्यय को कम करती हैं।
5G बेस स्टेशन फ़िल्टर पैकेजिंग में, 3 μm अल्ट्रा - पतली पीपी फिल्मों का उपयोग करने वाले कैपेसिटर 6 μm फिल्मों का उपयोग करने वालों की तुलना में 40% समतुल्य श्रृंखला प्रतिरोध प्रदर्शित करते हैं, जिससे सिग्नल फ़िल्टरिंग दक्षता में काफी सुधार होता है। प्रायोगिक आंकड़ों से पता चलता है कि 10 गीगाहर्ट्ज पर, फिल्म की मोटाई में प्रत्येक 1 माइक्रोन की कमी के लिए सम्मिलन हानि 0.02 डीबी/सेमी कम हो जाती है, जो उच्च आवृत्ति सर्किट में सिग्नल अखंडता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है।
1.2 फ्रैक्चर क्षेत्र की ताकत और मोटाई के बीच अरेखीय संबंध
पॉलीप्रोपाइलीन फिल्मों की डीसी ब्रेकडाउन क्षेत्र की ताकत मोटाई के व्युत्क्रमानुपाती होती है: ई _ बीडी 1/ डी। जब मोटाई 10 माइक्रोन से बढ़कर 20 माइक्रोन हो जाती है, तो ब्रेकडाउन फ़ील्ड की ताकत 650 से घटकर 460 वोल्ट प्रति मीटर हो जाती है। यह अरेखीय विशेषता आंतरिक दोषों के सांख्यिकीय वितरण के कारण होती है - मोटी झिल्लियों में दोष होने की अधिक संभावना होती है, जिससे स्थानीय विद्युत क्षेत्रों के क्षेत्र एकाग्रता प्रभाव बढ़ जाते हैं।
अल्ट्रा{0}}उच्च-वोल्टेज डीसी ट्रांसमिशन कैपेसिटर के डिजाइन में, 8 μm पॉलीप्रोपाइलीन फिल्में 1,200 वोल्ट पर काम कर सकती हैं, जबकि μm फिल्में उसी संरचना में केवल 900 वोल्ट का सामना कर सकती हैं। ब्रेकडाउन ब्रेकडाउन फ़ील्ड की ताकत 10 {{10}माइक्रोन 10 माइक्रोमीटर फिल्मों को पारंपरिक मोटाई की ताकत सीमा से अधिक करते हुए 720 720 वी/माइक्रोन नैनो-सिलिका डोपिंग संशोधन तक बढ़ाया जा सकता है।

2.1 पंचर प्रतिरोध और लचीलेपन को संतुलित करना
पॉलीप्रोपाइलीन (पीपी) फिल्में यांत्रिक गुणों पर एक महत्वपूर्ण मोटाई सीमा प्रभाव प्रदर्शित करती हैं। पेनेट्रेशन (एएसटीएम डी4833 मानक) तेजी से 3.2 एन/एम से घटकर 1.8 एन/एम हो गया और मोटाई 5 माइक्रोमीटर से कम होने पर बढ़ाव (एएसटीएम डी882) 120% से बढ़कर 180% हो गया। यह गुण अत्यधिक पतली पीपी फिल्मों को लचीली पीसीबी पैकेजिंग में एक अनूठा लाभ देता है - वे 3 मिमी की त्रिज्या के साथ गतिशील झुकने के अनुकूल होते हुए 0.5 एन के स्थानीय तनाव का सामना कर सकते हैं।
पहनने योग्य डिवाइस सेंसर पैकेज AA 4 μm PP/ग्राफीन मिश्रित फिल्म की तापीय चालकता 1.2 W/mK थी, जो शुद्ध PP फिल्म से पांच गुना अधिक थी। माइक्रोकैप्सूल सेल्फ हीलिंग तकनीक झिल्ली में 0.1 मिलीमीटर की दरार को 10 मिनट में उसकी मूल ताकत के 85% तक ठीक कर सकती है।
2.2 थर्मल विस्तार गुणांक मिलान और पैकेजिंग विश्वसनीयता
इलेक्ट्रॉनिक घटकों की पैकेजिंग के लिए आवश्यक है कि पॉलीप्रोपाइलीन फिल्मों का थर्मल विस्तार कारक (सीटीई) तांबे की पन्नी (17 पीपीएम/डिग्री) या सिरेमिक सब्सट्रेट (6-8 पीपीएम/डिग्री) से बारीकी से मेल खाए। सीटीई पर मोटाई का प्रभाव अनिसोट्रोपिक था: बढ़ती मोटाई के साथ अनुदैर्ध्य सीटीई 50 पीपीएम/डिग्री से घटकर 35 पीपीएम/डिग्री हो जाता है, जबकि अनुप्रस्थ सीटीई 80-90 पीपीएम/ओसी पर स्थिर हो जाता है। यह अंतर पतली फिल्म निर्माण में द्विअक्षीय खिंचाव प्रक्रिया के कारण है - बढ़ती मोटाई के साथ अनुदैर्ध्य आणविक श्रृंखला अभिविन्यास का अभिविन्यास कम हो जाता है।
आईजीबीटी मॉड्यूल पैकेजिंग में मध्यवर्ती के रूप में 8 माइक्रोन पीपी फिल्मों का उपयोग सीटीई और सिलिकॉन चिप्स (2.6 पीपीएम/डिग्री) के बीच बेमेल को 42% (15 माइक्रोन फिल्म) से 28% तक कम कर देता है, जिससे थर्मल साइक्लिंग के कारण सोल्डर थकान विफलता में काफी कमी आती है। सह-एक्सट्रूज़न द्वारा निर्मित ग्रैडिएंट पीपी/पॉलीमाइड (पीआई) फिल्में इंटरफेशियल तनाव को 60% तक कम कर सकती हैं और मॉड्यूल के जीवनकाल को 20 साल तक बढ़ा सकती हैं।

3.1 इलेक्ट्रिकल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए डिज़ाइन दिशानिर्देश
नई ऊर्जा इन्वर्टर कैपेसिटर डिजाइन के डिजाइन में, फिल्म की मोटाई को ऊर्जा घनत्व और विश्वसनीयता को संतुलित करना चाहिए। प्रयोगों से पता चलता है कि 6 माइक्रोन पीपी फिल्मों का उपयोग करने वाले कैपेसिटर का वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा घनत्व 1.2 जूल/सेमी3 था, जो 12 फिल्म की तुलना में 80% अधिक था, लेकिन आंशिक डिस्चार्ज इंसेप्शन वोल्टेज 1,100 से घटकर 950 वोल्ट हो गया।
इलेक्ट्रिक वाहन मोटर ड्राइव इनवर्टर में, 4-माइक्रोन धातुयुक्त पॉलीप्रोपाइलीन फिल्म का उपयोग करने वाले कैपेसिटर की क्षमता 150 माइक्रोन होती है, जो 8 माइक्रोन फिल्म की तुलना में 120 प्रतिशत अधिक है, जबकि ईएसआर को 5 ओमेगा तक कम करते हुए, SiC पावर उपकरणों के लिए आवश्यक स्विचिंग आवृत्ति (200 kHz) को संतुष्ट करता है।
3.2 उच्च आवृत्ति संचार में अल्ट्रा-पतलापन प्रवृत्ति
5जी बेस स्टेशन फिल्टर में पीपी फिल्म की मोटाई के लिए सख्त आवश्यकताएं हैं। 28 गीगाहर्ट्ज़ पर, एक 0.8 μm अल्ट्रा - पतली BOPP फिल्म में केवल 0.00008 का ढांकता हुआ नुकसान था, जो 3 μm फिल्मों की तुलना में 60% कम था, जिससे फ़िल्टर सम्मिलन हानि 0.8 dB से 0.3 dB तक कम हो गई। परमाणु परत जमाव (एएलडी) के माध्यम से, फिल्म की सतह पर 20 एनएम एल्यूमिना परत उगाई जाती है, जिससे मिलीमीटर तरंग परिरक्षण की आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सतह प्रतिरोधकता 1014 Ω से 1016 Ω तक बढ़ जाती है।
ऑप्टिकल मॉड्यूल पैकेजिंग में, ढांकता हुआ एक ढांकता हुआ निरंतर तापमान गुणांक 1.5 माइक्रोन पीपी फिल्म एक अलगाव परत के रूप में उपयोग किया जाता है केवल -50 पीपीएम/डिग्री, पारंपरिक पॉलीमाइड फिल्मों (-150 पीपीएम/ओसी) की तुलना में कहीं अधिक है, जो उच्च गति सिग्नल (25 जीबीपीएस) नेत्र आरेख गुणवत्ता की गुणवत्ता सुनिश्चित करता है।

4.1 बहुपरत समग्र संरचना नवाचार
उच्च शक्ति घनत्व पैकेजिंग मांगों को पूरा करने के लिए 2.5 W/(m·K) की थर्मल चालकता के साथ पीपी / नैनोसेल्यूलोज मिश्रित फिल्मों के सह-एक्सट्रूज़न द्वारा सटीक मोटाई नियंत्रण (2-10 माइक्रोमीटर) प्राप्त किया जा सकता है। प्रयोगों से पता चलता है कि 1,000 थर्मल चक्रों (-40 डिग्री से 125 डिग्री) के बाद, 3 माइक्रोन मिश्रित फिल्म 92% इंटरलेयर स्ट्रिपिंग ताकत बरकरार रखती है, जो शुद्ध पीपी फिल्मों की तुलना में 40% अधिक है।
4.2 इंटेलिजेंट थिकनेस मॉड्यूलेशन टेक्नोलॉजी
इलेक्ट्रोक्रोमिक पीपी फिल्मों को इलेक्ट्रोकेमिकल सिद्धांतों के अनुसार 1 और 5 माइक्रोन के बीच मोटाई में गतिशील रूप से समायोजित किया जा सकता है। 5जी बेस स्टेशनों पर, नुकसान को कम करने के लिए फिल्में स्वचालित रूप से उच्च शक्ति पर 3 माइक्रोन तक मोटी हो जाती हैं, और एकीकरण घनत्व में सुधार के लिए कम शक्ति पर 1 माइक्रोन तक मोटी हो जाती हैं। प्रारंभिक परीक्षणों से संकेत मिलता है कि स्मार्ट फिल्म बेस स्टेशन पर ऊर्जा खपत को 15% तक कम कर सकती है।
निष्कर्ष:
पॉलीप्रोपाइलीन फिल्म की मोटाई सीधे इलेक्ट्रॉनिक घटक पैकेजिंग में इसके प्रदर्शन को निर्धारित करती है। पॉलीप्रोपाइलीन फिल्में ढांकता हुआ संपत्ति अनुकूलन, मैकेनिकल थर्मल मिलान डिजाइन और विशिष्ट अनुप्रयोग अनुकूलन के माध्यम से माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स तक की जरूरतों को पूरा कर सकती हैं। नैनोकम्पोजिट प्रौद्योगिकियों और स्मार्ट सामग्रियों में भविष्य की प्रगति उच्च आवृत्ति संचार, नई ऊर्जा और एयरोस्पेस जैसे क्षेत्रों में उनके अनुप्रयोगों का विस्तार करेगी और इलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग को उच्च घनत्व, विश्वसनीयता और ऊर्जा दक्षता की ओर ले जाएगी।