Перформансе ПП филмова различитих дебљина у амбалажи електронских компоненти

Полипропиленске (ПП) фолије постале су кључни материјал у амбалажи електронских компоненти због своје одличне изолације, хемијске отпорности и перформанси обраде. Посебно у применама високофреквентне комуникације, енергетске електронике и флексибилних кола, параметар дебљине полипропиленских филмова директно утиче на њихова диелектрична својства, механичку чврстоћу и способност управљања топлотом. Анализиране су физичке карактеристике, сценарији примене и стратегије оптимизације перформанси ПП филмова различите дебљине.

1.1 Диелектрична константа-зависна од дебљине и губици
Диелектрична константа (епсилон р) ПП филмова је углавном између 2,2 и 2,3, али варијације у дебљини имају значајан утицај на карактеристике преноса високофреквентних сигнала. На пример, у биаксијално оријентисаним полипропиленским (БОПП) филмовима, смањење дебљине са 4 микрона на 2 микрона смањило је тангент диелектричног губитка (танделта) са 0,0003 на 0,00015 на 1 МХз. Ово смањење губитка је због смањења смањене поларизације диполне оријентације у филмовима -- њихови ближе поређани молекуларни ланци смањују дужину времена релаксације поларизације, а тиме и дисипацију енергије.
У паковању филтера базне станице 5Г, кондензатори који користе ултра- ПП филм од 3 μм показују 40% еквивалентну серијски отпор у поређењу са онима који користе филмове од 6 μм, значајно побољшавајући ефикасност филтрирања сигнала. Експериментални подаци показују да се на 10 ГХз губитак уметања смањује за 0,02 дБ/цм за сваки 1 микрон смањења дебљине филма, што је критично за одржавање интегритета сигнала у високофреквентним колима.
1.2 Нелинеарни однос између јачине поља лома и дебљине
Јачина поља ДЦ пробоја полипропиленских филмова обрнуто је пропорционална дебљини: Е _ бд 1/ д. Када се дебљина повећа са 10 микрона на 20 микрона, јачина пробојног поља се смањила са 650 на 460 волти по метру. Ова нелинеарна карактеристика је узрокована статистичком расподелом унутрашњих дефеката -- дебље мембране имају већу вероватноћу да садрже дефекте, што погоршава ефекте концентрације поља локалних електричних поља.
У дизајну ултра{0}}високонапонских-преносних кондензатора једносмерне струје, 8 μм полипропиленске фолије могу да раде на 1200 волти, док μм фолије могу да издрже само 900 волти у истој структури. Јачина поља пробоја а 10-микрона 10 μм филмова се подиже на 720 720 В/μм модификацију допинга нано-силицијум диоксида, премашујући традиционалну границу чврстоће дебљине.

2.1 Балансирање отпорности на пробијање и флексибилност
Полипропиленске (ПП) фолије показују значајан утицај прага дебљине на механичка својства. Пенетрација (АСТМ Д4833 стандард) се нагло смањила са 3,2 Н/м на 1,8 Н/м, а издужење (АСТМ Д882) се повећава са 120% на 180% када је дебљина била мања од 5 μм. Ово својство чини ултра-танке ПП филмове јединственом предношћу у флексибилном паковању ПЦБ-а – они могу да издрже локална напрезања од 0,5 Н док се прилагођавају динамичком савијању са радијусом од 3 мм.
Топлотна проводљивост аа 4 μм ПП/графенског композитног филма и пакета сензора уређаја за ношење била је 1,2 В/м К, пет пута већа од чистог ПП филма. Технологија самозалечења микрокапсула{3}}може да поправи пукотину од 0,1 милиметар на мембрани до 85% њене првобитне чврстоће за 10 минута.
2.2 Усклађивање коефицијента термичке експанзије и поузданост паковања
Паковање електронских компоненти захтева да фактор термичке експанзије (ЦТЕ) полипропиленских филмова буде блиско усклађен са бакарном фолијом (17 ппм/степен) или керамичком подлогом (6–8 ппм/степен). Утицај дебљине на ЦТЕ је био анизотропан: уздужни ЦТЕ опада са 50 ппм/степен на 35 ппм/степен са повећањем дебљине, док се попречни ЦТЕ стабилизовао на 80-90 ппм/оЦ. Ова разлика је због биаксијалног процеса истезања у производњи танког филма -- оријентација уздужне оријентације молекулског ланца опада са повећањем дебљине.
Коришћење 8 μм ПП филмова као међупроизвода у паковању ИГБТ модула смањује неусклађеност између ЦТЕ и силицијумских чипова (2,6 ппм/степен) са 42% (15 μм филмова) на 28%, значајно смањујући отказивање замора лемљења услед термичког циклуса. Градијентни ПП/полиимид (ПИ) филмови произведени ко-екструзијом могу смањити напрезање на међуфазној површини за 60% и продужити животни век модула на 20 година.

3.1 Смернице за пројектовање електричне електронике
У дизајну новог кондензатора енергетског претварача, дебљина филма мора уравнотежити густину енергије и поузданост. Експерименти показују да кондензатори који користе ПП филмове од 6 μм имају запреминску густину енергије од 1,2 џула/цм3, 80% више од 12 филма, али се почетни напон делимичног пражњења смањио са 1100 на 950 волти.
У инвертерима за погон електричних возила, кондензатори који користе 4-микронску метализовану полипропиленску фолију имају капацитет од 150 микрона, 120 процената већи од филмова од 8 μм, док смањују ЕСР на 5 омега, задовољавајући фреквенцију пребацивања (200 кХз) потребну за СиЦ уређаје за напајање.
3.2 Ултра-Тендизација у високо-комуникацији
Филтери 5Г базне станице имају строге захтеве за дебљину ПП филма. На 28 ГХз, ултра танак БОПП филм од 0,8 μм имао је диелектрични губитак од само 0,00008, 60% нижи од филмова од 3 μм, смањујући губитак уметања филтера са 0,8 дБ на 0,3 дБ. Кроз таложење атомског слоја (АЛД), слој глинице од 20 нм се узгаја на површини филма, повећавајући површински отпор са 1014 Ω на 1016 Ω како би се испунили захтеви заштите од милиметарских таласа.
У паковању оптичких модула, коефицијент температуре диелектричне а диелектричне константе ПП филм од 1,5 μм који се користи као изолациони слој само -50 ппм/степен, далеко већи од оног код конвенционалних полиимидних филмова (-150 ппм/оЦ), обезбеђујући квалитет сигнала високе брзине дијаграма за очи (25 ппм).

4.1 Иновација вишеслојних композитних структура
ко-екструзија омогућава прецизну контролу дебљине (2–10 μм) може се постићи ко-екструзијом ПП/наноцелулозних композитних филмова са топлотном проводљивошћу од 2,5 В/(м·К) како би се испунили захтеви за паковање велике густине снаге. Експерименти показују да након 1.000 термичких циклуса (-40 степени до 125 степени), композитни филм од 3 μм задржава 92% међуслојне чврстоће одвајања, 40% више од чистих ПП филмова.
4.2 Интелигентна технологија модулације дебљине
Електрохромни ПП филмови се могу динамички подешавати у дебљини између 1 и 5 микрона према електрохемијским принципима. На базним станицама 5Г, филмови се аутоматски згушњавају на 3 μм при великој снази да би се смањили губици и 1 микрон при малој снази да би се побољшала густина интеграције. Прелиминарни тестови показују да паметни филм може смањити потрошњу енергије за 15% на базној станици.
Закључак:
Дебљина полипропиленског филма директно одређује његове перформансе у амбалажи електронских компоненти. Полипропиленске фолије могу да задовоље потребе од микроелектронике до енергетске електронике кроз оптимизацију диелектричних својстава, дизајн механичког термичког усклађивања и прилагођавање специфичних апликација. Будући напредак у нанокомпозитним технологијама и паметним материјалима прошириће њихову примену у областима као што су високо{2}}комуникације, нова енергија и ваздухопловство, и подстицати електронску амбалажу ка високој густини, поузданости и енергетској ефикасности.