ہائی فریکوئنسی آر ایف بورڈ تھرمل ناکامی سے بچنے والا گڑھا: مناسب تھرمل چالکتا کے گتانک کے ساتھ سبسٹریٹ کو درست طریقے سے کیسے ملایا جائے
مختلف قسم کے مواد کے لیے تھرمل چالکتا کے بنیادی پیرامیٹرز
| مواد کی قسم | عام تھرمل چالکتا | بنیادی خصوصیات |
|---|---|---|
| ایلومینیم نائٹرائڈ (AlN) سیرامک سبسٹریٹ | 150~180 W/mK | انتہائی اعلی تھرمل چالکتا، سی ٹی ای سلکان چپس کے قریب، تھرمل تناؤ کو نمایاں طور پر کم کرتا ہے |
| ایلومینیم آکسائیڈ سیرامک سبسٹریٹ | ~20~30 W/mK | انتہائی مضبوط درجہ حرارت کی مزاحمت، 50GHz سے زیادہ اعلی-تعدد، سخت، اعلی-پاور منظرناموں کے لیے موزوں |
| ہائی پاور ایلومینیم پر مبنی سبسٹریٹ | 0.8 W/mK سے زیادہ یا اس کے برابر | اعتدال پسند لاگت، درمیانے سے زیادہ طاقت والے روایتی RF منظرناموں کے لیے موزوں |
| سیرامک سے بھرا ہوا PTFE (جیسے Taconic RF-60) | 0.4 W/mK | کم ڈائی الیکٹرک نقصان اور بنیادی تھرمل چالکتا کو متوازن کرنا، مواصلات اور صنعتی کنٹرول میں اعلی-تعدد کے حالات کے لیے موزوں |
| راجرز RO5870 | 0.22 W/mK | کم ڈائی الیکٹرک نقصان، 8-40GHz روایتی پاور ریڈار اور 5G ملی میٹر لہر کے منظرناموں کے لیے موزوں |
| راجرز RO5880 | 0.2 W/mK | انتہائی کم Df، ملی میٹر لہر کم نقصان کے منظرناموں کے لیے موزوں ہے۔ |
| ترمیم شدہ FR4 | 0.3~0.5 W/mK | انتہائی کم قیمت، صرف کم-پاور اور کم-2.5GHz سے کم تعدد والے منظرناموں کے لیے موزوں |
تھرمل چالکتا گتانک کو منتخب کرنے کے لیے بنیادی فیصلے کے اصول
ترجیحی مماثل پاور لیول: ہائی ہیٹ فلو کے منظرناموں جیسے کہ ہائی-پاور ایمپلیفائرز اور ہوا سے چلنے والے ریڈارز، AlN سیرامک سبسٹریٹس کو ترجیح دی جاتی ہے تاکہ وہ مقامی حد سے زیادہ گرم ہونے سے بچ سکیں جو آلے کی خرابی کا سبب بن سکتے ہیں۔ کم سے درمیانے درجے کی طاقت والے روایتی مواصلاتی منظرناموں میں، PTFE پر مبنی اعلی-فریکوئنسی مواد 0.2~0.5 W/mK کی طاقت کے ساتھ ضروریات کو پورا کر سکتا ہے۔
ہائی-فریکوئنسی برقی کارکردگی کو مدنظر رکھتے ہوئے: اعلی تھرمل چالکتا کے حصول کے لیے Df انڈیکس کو قربان نہیں کیا جا سکتا۔ ملی میٹر لہر فریکوئنسی بینڈ کو یقینی بنانا چاہیے کہ Df 0.002 سے کم یا اس کے برابر ہو۔ اس بنیاد کے تحت، اضافی حرارت میں سگنل کے نقصان سے بچنے کے لیے تھرمل چالکتا کو زیادہ سے زیادہ کیا جانا چاہیے۔
CTE ہم وقت ساز مماثلت: درجہ حرارت سائیکلنگ کے دوران سولڈر کریکنگ کو روکنے کے لیے منتخب کردہ مواد کا تھرمل ایکسپینشن گتانک بنیادی چپس جیسے GaAs اور سلکان کے قریب ہونا چاہیے۔ اس سلسلے میں سیرامک سبسٹریٹس کے اہم فوائد ہیں۔
نقلی تصدیق کی ترجیح: نقلی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ اسی Df حالات میں، تھرمل چالکتا کو 0.2 W/mK سے 1.5 W/mK تک بڑھانا فی یونٹ ان پٹ پاور کو 0.82 ڈگری/W تک کم کر سکتا ہے۔ 50W ان پٹ پاور کے تحت، مجموعی طور پر کولنگ 40 ڈگری تک پہنچ سکتی ہے، جو Df کے گرمی کی کھپت کے اثر کو کم کرنے سے کہیں بہتر ہے۔
عام منظرناموں کے لیے بہترین انتخابی اسکیم
ملٹری ریڈار/ سیٹلائٹ کمیونیکیشن کے لیے ہائی پاور منظرنامے: 150-180 W/mK کی تھرمل چالکتا کے ساتھ AlN سیرامک سبسٹریٹ کا انتخاب کریں، اور انتہائی کم سگنل کے نقصان اور حتمی گرمی کی کھپت کی صلاحیت کو حاصل کرنے کے لیے اسے سیرامک سے بھرے PTFE ڈائی الیکٹرک پرت کے ساتھ جوڑیں۔
5G ملی میٹر ویو/77GHz گاڑی میں نصب ریڈار کا منظر نامہ: Rogers RO5870 کو ترجیح دی جاتی ہے، جس کی تھرمل چالکتا 0.22 W/mK ہے جو کہ 0.0012 سے کم یا اس کے برابر Df کو یقینی بناتے ہوئے، کارکردگی اور لاگت میں توازن پیدا کر کے روایتی پاور کولنگ کی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔
صنعتی کنٹرول/چھوٹی اور درمیانی طاقت کے مواصلاتی منظرنامے: سیرامک سے بھرے PTFE مواد کو منتخب کریں جیسے Taconic RF-60، 0.4 W/mK کی تھرمل چالکتا کے ساتھ جو زیادہ تر منظرناموں کے لیے موزوں ہے، جبکہ بہترین ڈائی الیکٹرک مستقل استحکام اور مضبوط پروسیسنگ مطابقت بھی رکھتا ہے۔
کم قیمت، کم-تعدد، کم-پاور کا منظرنامہ: ہائی تھرمل چالکتا میں ترمیم شدہ FR4 کا انتخاب کیا گیا ہے، جس میں 0.8 W/mK سے زیادہ یا اس کے مساوی تھرمل چالکتا گتانک ہے، جو 2.5GHz سے کم غیر سخت RF منظرناموں کے لیے موزوں ہے، بہت زیادہ مواد کے اخراجات کو کنٹرول کرتا ہے۔