تھرمل اصول اور تھرمل انٹرفیس مواد کی بہتری کی حکمت عملی
جدید الیکٹرونک ڈیوائسز کی ترقی کے ساتھ ساتھ مائیٹورائزیشن، ہائی پاور ڈینسٹی، اور ہائی انٹیگریشن، الیکٹرانک ڈیوائسز کی گرمی کی کھپت کا مسئلہ ایک اہم عنصر بن گیا ہے جو آلات کی سروس لائف اور کارکردگی کو متاثر کرتا ہے، خاص طور پر 5G فیلڈ میں۔ اس لیے اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے تھرمل مینجمنٹ کے بہتر حل کی ضرورت ہے۔ عام طور پر، الیکٹرانک آلات سے پیدا ہونے والی حرارت کو ہیٹ سنک کی سطح پر منتقل کرنے کی ضرورت ہوتی ہے، اور الیکٹرانک ڈیوائس اور ہیٹ سنک کے درمیان تھرمل انٹرفیس میٹریل (TIMs) کو بھرنے سے گرمی کی منتقلی کی صلاحیت کو زیادہ سے زیادہ کیا جا سکتا ہے۔
TIM بنیادی طور پر نامیاتی میٹرکس اور غیر نامیاتی فلرز پر مشتمل ہوتے ہیں۔ لہذا، TIMs کی مجموعی تھرمل چالکتا کا تعین پولیمر اور غیر نامیاتی فلرز کی تھرمل چالکتا، پولیمر اور غیر نامیاتی فلرز کی انٹرفیشل تھرمل مزاحمت، اور غیر نامیاتی فلرز کی رابطہ سطحوں کے درمیان انٹرفیشل تھرمل مزاحمت سے کیا جائے گا۔ تھرمل چالکتا کا تعین بنیادی طور پر الیکٹران یا/اور فونونز کے ذریعے کیا جاتا ہے، اور چپ کے ذریعے پیدا ہونے والی حرارت کو ٹمز کے ذریعے ہیٹ سنک میں منتقل کیا جاتا ہے، اس طرح گرمی کی کھپت کے نظام کی گردش کو حاصل کیا جاتا ہے اور الیکٹرانک آلات کو ٹھنڈا کیا جاتا ہے۔
الیکٹرانک گرمی کی ترسیل بنیادی طور پر conductive تھرمل conductive مواد میں ہوتی ہے. جب یہ مواد غیر متوازن ماحول میں ہوتے ہیں، تو الیکٹران اعلی سے کم درجہ حرارت تک پھیل جاتے ہیں، اسی طرح کے دھارے اور حرارت کے بہاؤ پیدا کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں الیکٹرانک حرارت کی ترسیل ہوتی ہے۔ میڈیا اور نان کنڈکٹیو پولیمر میں، گرمی کی ترسیل عام طور پر فونون ہیٹ کنڈکشن ہوتی ہے۔ جب اس قسم کے مواد کا ایک رخ گرم کیا جاتا ہے تو، مواد کی جالی ہل جاتی ہے، اور متعلقہ کمپن ملحقہ ایٹموں میں منتقل ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں مواد میں حرارت کے بہاؤ کی منتقلی ہوتی ہے۔ عام طور پر، ہم جن TIM کا سامنا کرتے ہیں وہ اس قسم کے ہوتے ہیں۔ TIMs کے ایک جزو کے طور پر، غیر نامیاتی غیر دھاتی فلرز میں نسبتاً باقاعدہ جالی کی تقسیم ہوتی ہے، اور فونون جالی کی سمت کے ساتھ پھیل سکتے ہیں، اکثر بہترین تھرمل چالکتا کی نمائش کرتے ہیں۔ پولیمر کے ایک اور اہم جز میں، پولیمر زنجیریں آپس میں جڑی ہوئی ہیں اور تیز رفتار فونون نہیں چلاتی ہیں۔ یہ فونون پولیمر چین انٹرفیس پر بہت زیادہ منتشر ہوتے ہیں، جس کے نتیجے میں فونون کے بہاؤ میں نمایاں کمی اور تھرمل چالکتا میں کمی واقع ہوتی ہے۔ لہذا، فونون کے بکھرنے کو کم کرنا تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے کے لیے خاص طور پر اہم ہے۔
TIMs کی تعمیر کا روایتی طریقہ یہ ہے کہ اعلی تھرمل چالکتا کے ساتھ غیر نامیاتی فلرز کا استعمال کیا جائے۔ تاہم، پولیمر پولیمر کی کم تھرمل چالکتا کی وجہ سے، اس طرح سے بنائے گئے TIMs کی مجموعی تھرمل چالکتا اکثر غیر نامیاتی فلرز کے ساتھ ان کے انٹرفیس تھرمل مزاحمت کی وجہ سے مثالی نہیں ہوتی ہے۔ لہذا، غیر نامیاتی فلرز اور پولیمر، غیر نامیاتی فلرز اور غیر نامیاتی فلرز کے درمیان انٹرفیشل تھرمل مزاحمت کو کم کرنا، اور تھرمل چالکتا کے راستے بنانا، یا دونوں کو مدنظر رکھنا، TIMs کی تھرمل چالکتا کو بہتر بنانے کی سمت بن گیا ہے۔
الیکٹرانک مصنوعات اور سازوسامان کی چھوٹی اور اعلی طاقت کا تقاضا ہے کہ تھرمل کوندکٹیو مواد کی تھرمل چالکتا کو بھی مسلسل بہتر بنایا جائے۔ لہذا، اعلی تھرمل چالکتا، بہترین thixotropy، اور اچھی اسٹوریج استحکام تھرمل conductive مواد کی سب سے اہم تحقیق اور ترقی کی سمت ہیں.
