Elektron komponentli qadoqlashda turli qalinlikdagi PP plyonkalarining ishlashi

Polipropilen (PP) plyonkalar mukammal izolyatsiyasi, kimyoviy qarshilik va ishlov berish ko'rsatkichlari tufayli elektron komponentlarni qadoqlashda asosiy materialga aylandi. Ayniqsa, yuqori chastotali aloqa, quvvat elektroniği va moslashuvchan sxemalarni qo'llashda polipropilen plyonkalarning qalinligi parametri ularning dielektrik xususiyatlariga, mexanik kuchga va termal boshqaruv imkoniyatlariga bevosita ta'sir qiladi. Turli qalinlikdagi PP plyonkalarining jismoniy xususiyatlari, qo'llash stsenariylari va ishlashni optimallashtirish strategiyalari tahlil qilinadi.

1.1 Qalinligi{1}}bog'liq bo'lgan dielektrik doimiyligi va yo'qolishi
PP plyonkalarining dielektrik o'tkazuvchanligi (epsilon r) odatda 2,2 dan 2,3 gacha, ammo qalinligi o'zgarishi yuqori chastotali signallarning uzatish xususiyatlariga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Misol uchun, biaksiyal yo'naltirilgan polipropilen (BOPP) plyonkalarida qalinligi 4 mikrondan 2 mikrongacha kamayishi dielektrik yo'qotish tangensini (tandelta) 1 MGts chastotada 0,0003 dan 0,00015 gacha qisqartirdi. Yo'qotishning bu kamayishi plyonkalardagi dipol orientatsiyasining polarizatsiyasining pasayishi bilan bog'liq - ularning yanada yaqinroq moslangan molekulyar zanjirlari polarizatsiya bo'shashish vaqtlarining uzunligini va shuning uchun energiya tarqalishini qisqartiradi.
5G tayanch stansiya filtrli qadoqlashda 3 mkm ultra yupqa PP plyonkalardan foydalanadigan kondansatörler 6 mkm plyonkalarni ishlatadiganlarga nisbatan 40% ekvivalent seriyali qarshilik ko'rsatadi, bu signalni filtrlash samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi. Eksperimental ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, 10 gigagertsli chastotada plyonka qalinligining har 1 mikron qisqarishi uchun kiritish yo'qotilishi 0,02 dB/sm ga kamayadi, bu esa yuqori chastotali zanjirlarda signal yaxlitligini saqlash uchun juda muhimdir.
1.2 Singan maydon kuchi va qalinligi o'rtasidagi chiziqli bo'lmagan bog'liqlik
Polipropilen plyonkalarning DC parchalanish maydonining kuchi qalinligi bilan teskari proportsionaldir: E _ bd 1/ d. Qalinligi 10 mikrondan 20 mikrongacha oshganda, buzilish maydonining kuchi har bir metr uchun 650 dan 460 voltgacha kamaydi. Bu chiziqli bo'lmagan xususiyat ichki nuqsonlarning statistik taqsimlanishidan kelib chiqadi - qalinroq membranalar nuqsonlarni o'z ichiga olish ehtimoli yuqori bo'lib, mahalliy elektr maydonlarining maydon konsentratsiyasi ta'sirini kuchaytiradi.
Ultra{0}}yuqori- kuchlanishli doimiy tok uzatish kondansatkichlarini loyihalashda 8 mkm polipropilen plyonkalar 1200 voltda ishlay oladi, mkm plyonkalar esa bir xil strukturada faqat 900 voltga bardosh bera oladi. 10-mikron 10 mkm plyonkalarning parchalanish maydonining kuchi 720 720 V/mkm nano-kremniy doping modifikatsiyasiga ko'tarilib, an'anaviy qalinlik chegarasidan oshib ketadi.

2.1 Teshilishga qarshilik va moslashuvchanlikni muvozanatlash
Polipropilen (PP) plyonkalar mexanik xususiyatlarga sezilarli qalinlik chegarasi ta'sirini ko'rsatadi. Penetratsiya (ASTM D4833 standarti) 3,2 N/m dan 1,8 N/m gacha keskin pasaydi va qalinligi 5 mkm dan kam bo'lganda cho'zilish (ASTM D882) 120% dan 180% gacha oshadi. Bu xususiyat ultra yupqa PP plyonkalarni moslashuvchan PCB qadoqlashda o'ziga xos ustunlikka aylantiradi - ular 3 mm radiusli dinamik egilishga moslashgan holda 0,5 N mahalliy kuchlanishlarga bardosh bera oladi.
Aa 4 mkm PP / grafen kompozit plyonkaning issiqlik o'tkazuvchanligi taqiladigan qurilma sensori paketi 1,2 Vt / m K ni tashkil etdi, bu sof PP plyonkasidan besh baravar yuqori. Mikrokapsulaning oʻz-oʻzini davolash{3}}texnologiyasi membranadagi 0,1 millimetrlik yoriqni 10 daqiqada asl kuchining 85 foizigacha tiklaydi.
2.2 Issiqlik kengayish koeffitsientining mosligi va qadoqlash ishonchliligi
Elektron komponentlarning qadoqlanishi polipropilen plyonkalarning termal kengayish omili (CTE) mis folga (17 ppm / daraja) yoki keramik substrat (6-8 ppm / daraja) bilan yaqindan mos kelishini talab qiladi. Qalinligining CTE ga ta'siri anizotrop edi: bo'ylama CTE qalinligi oshishi bilan 50 ppm/darajadan 35 ppm/darajagacha pasayadi, ko'ndalang CTE esa 80-90 ppm/oC da barqarorlashdi. Bu farq yupqa plyonka ishlab chiqarishda ikki o'qli cho'zish jarayoni bilan bog'liq - uzunlamasına molekulyar zanjir yo'nalishining yo'nalishi qalinlashgani bilan kamayadi.
IGBT moduli qadoqlashda oraliq mahsulot sifatida 8 mkm PP plyonkalaridan foydalanish CTE va kremniy chiplari (2,6 ppm/daraja) o'rtasidagi nomuvofiqlikni 42% (15 mkm plyonkalar) dan 28% gacha kamaytiradi, bu esa termal aylanish tufayli lehim charchoqlarini sezilarli darajada kamaytiradi. Birgalikda ekstruziya orqali ishlab chiqarilgan gradientli PP/polimid (PI) plyonkalari interfaal kuchlanishni 60% ga kamaytiradi va modulning ishlash muddatini 20 yilga uzaytiradi.

3.1 Elektr elektronikasi uchun dizayn bo'yicha ko'rsatmalar
Yangi energiya inverteri kondansatkich dizaynini loyihalashda kino qalinligi energiya zichligi va ishonchliligini muvozanatlashi kerak. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, 6 mkm PP plyonkali kondansatkichlar aa hajmli energiya zichligi 1,2 joul / sm3 ni tashkil qiladi, bu 12 plyonkadan 80% yuqori, ammo qisman zaryadsizlanishning boshlanishi kuchlanishi 1100 dan 950 voltgacha kamaydi.
Elektr transport vositalarining motorli haydovchi invertorlarida 4 mikronli metalllashtirilgan polipropilen plyonkadan foydalanadigan kondansatörler sig'imi 150 mikronga ega, bu 8 mikron plyonkalardan 120 foizga yuqori, ESR ni 5 omegagacha kamaytiradi va SiC quvvat qurilmalari uchun zarur bo'lgan kommutatsiya chastotasini (200 kHz) qondiradi.
3.2 Yuqori chastotali aloqada-Ultra{2}}Thenizatsiya tendentsiyasi
5G tayanch stantsiya filtrlari PP plyonka qalinligi uchun qat'iy talablarga ega. 28 gigagertsli chastotada 0,8 mkm ultra{4}}yupqa BOPP plyonkasi dielektrik yo‘qotish atigi 0,00008, bu 3 mkm plyonkalardan 60% past bo‘lib, filtrni kiritish yo‘qotilishini 0,8 dB dan 0,3 dB gacha pasaytirdi. Atom qatlamini cho'ktirish (ALD) orqali plyonka yuzasida 20 nm alumina qatlami o'stirilib, millimetrli to'lqinlarni himoya qilish talablariga javob berish uchun sirt qarshiligini 1014 Ō dan 1016 Ō gacha oshiradi.
Optik modulli qadoqlashda dielektrik va dielektrik o'zgarmas harorat koeffitsienti 1,5 mkm PP plyonkasi izolyatsiya qatlami sifatida faqat -50 ppm / daraja, an'anaviy polimid plyonkalardan (-150 ppm / oC) ancha yuqori bo'lib, yuqori tezlikdagi signal sifatini ta'minlaydi (25 Gbit / s).

4.1 Ko'p qatlamli kompozit tuzilmaning innovatsiyasi
ko-ekstruziyaga imkon beradi, qalinlikni aniq nazorat qilish (2–10 mkm) yuqori quvvat zichligidagi qadoqlash talablarini qondirish uchun issiqlik o‘tkazuvchanligi 2,5 Vt/(m·K) bo‘lgan PP/nanoselüloza kompozit plyonkalarni birgalikda ekstruziya qilish orqali erishish mumkin. Tajribalar shuni ko'rsatadiki, 1000 ta termal tsikldan so'ng (-40 darajadan 125 darajagacha) 3 mkm kompozit plyonka 92% qatlamlararo tozalash kuchini saqlaydi, bu sof PP plyonkalaridan 40% yuqori.
4.2 Qalinlikni aqlli modulyatsiya qilish texnologiyasi
Elektroxromli PP plyonkalari elektrokimyoviy printsiplarga muvofiq 1 dan 5 mikrongacha qalinlikda dinamik ravishda sozlanishi mumkin. 5G tayanch stantsiyalarida filmlar yo'qotishlarni kamaytirish uchun yuqori quvvatda avtomatik ravishda 3 mkm gacha qalinlashadi va integratsiya zichligini yaxshilash uchun past quvvatda 1 mikron. Dastlabki sinovlar shuni ko'rsatadiki, aqlli plyonka tayanch stansiyada energiya sarfini 15 foizga kamaytirishi mumkin.
Xulosa:
Polipropilen plyonkaning qalinligi to'g'ridan-to'g'ri elektron komponentlarni qadoqlashda uning ishlashini aniqlaydi. Polipropilen plyonkalar dielektrik xususiyatlarini optimallashtirish, mexanik issiqlik moslamasi dizayni va maxsus dasturni sozlash orqali mikroelektronikadan quvvat elektronikasiga bo'lgan ehtiyojlarni qondirishi mumkin. Nanokompozit texnologiyalar va aqlli materiallarning kelajakdagi yutuqlari yuqori chastotali aloqa, yangi energiya va aerokosmik sohalarda qo'llanilishini kengaytiradi va elektron qadoqlashni yuqori zichlik, ishonchlilik va energiya samaradorligiga olib keladi.