تھرمل طور پر کنڈکٹیو پیسٹ، چپکنے والے، مرکبات اور موصل تھرمل انٹرفیس - مقصد اور استعمال

کسی سطح سے حرارت کی منتقلی کے معیار کو بہتر بنانے کے لیے جسے اس حرارت کو بحال کرنے کے لیے ڈیزائن کیے گئے آلے کو مؤثر طریقے سے ٹھنڈا کرنے کی ضرورت ہے، نام نہاد تھرمل انٹرفیس استعمال کیے جاتے ہیں۔

تھرمل انٹرفیس ایک تہہ ہوتا ہے، عام طور پر کثیر جزو تھرمل طور پر کنڈکٹیو کمپاؤنڈ، عام طور پر ایک پیسٹ یا مرکب۔

آج کل سب سے زیادہ مقبول تھرمل انٹرفیس وہ ہیں جو کمپیوٹر میں مائیکرو الیکٹرانک اجزاء کے لیے استعمال ہوتے ہیں: پروسیسرز کے لیے، ویڈیو کارڈ چپس وغیرہ کے لیے۔ تھرمل انٹرفیس دیگر الیکٹرانکس میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں، جہاں پاور سرکٹس بھی زیادہ حرارت کا تجربہ کرتے ہیں اور اس لیے انہیں موثر اور اعلیٰ معیار کی کولنگ کی ضرورت ہوتی ہے... تھرمل انٹرفیس ہر قسم کے ہیٹ سپلائی سسٹم میں بھی لاگو ہوتے ہیں۔

ایک یا دوسرے طریقے سے، مختلف تھرمل طور پر کنڈکٹیو مرکبات پاور الیکٹرانکس، ریڈیو الیکٹرانکس، کمپیوٹنگ اور پیمائش کے آلات کی تیاری میں، درجہ حرارت کے سینسر وغیرہ والے آلات میں استعمال ہوتے ہیں، یعنی جہاں عام طور پر آپریٹنگ کرنٹ کے ذریعے گرم ہونے والے اجزاء ہوتے ہیں۔ کسی اور طریقے سے۔ گرمی کی زبردست کھپت کے ساتھ۔ آج مندرجہ ذیل شکلوں کے تھرمل انٹرفیس ہیں: پیسٹ، گلو، کمپاؤنڈ، دھات، گسکیٹ۔

گرمی کی منتقلی کا پیسٹ

تھرمل پیسٹ یا صرف تھرمل پیسٹ جدید تھرمل انٹرفیس کی ایک بہت عام شکل ہے۔ یہ ایک کثیر اجزاء والا پلاسٹک مرکب ہے جس میں اچھی تھرمل چالکتا ہے۔ تھرمل پیسٹ کا استعمال دو رابطہ سطحوں کے درمیان تھرمل مزاحمت کو کم کرنے کے لیے کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر ایک چپ اور ہیٹ سنک کے درمیان۔

تھرمل کنڈکٹیو پیسٹ کی بدولت، ریڈی ایٹر اور ٹھنڈی سطح کے درمیان کم تھرمل چالکتا والی ہوا کو نمایاں طور پر زیادہ تھرمل چالکتا والے پیسٹ سے بدل دیا جاتا ہے۔

سب سے زیادہ عام روسی ساختہ پیسٹ KPT-8 اور AlSil-3 ہیں۔ ظالمان، کولر ماسٹر اور اسٹیل فراسٹ پیسٹ بھی مقبول ہیں۔

تھرمل طور پر کنڈکٹیو پیسٹ کے لیے اہم تقاضے یہ ہیں کہ اس میں ممکنہ طور پر کم ترین تھرمل مزاحمت ہے، کہ یہ وقت کے ساتھ ساتھ اور کام کرنے والے درجہ حرارت کی پوری رینج میں اپنی خصوصیات کو مستحکم طور پر برقرار رکھتا ہے، کہ اسے لگانا اور دھونا آسان ہے، اور بعض صورتوں میں یہ مفید ہے کہ وہاں مناسب ہیں بجلی کی موصلیت کی خصوصیات.

تھرمل کنڈکٹیو پیسٹ کی تیاری کا تعلق بہترین تھرمل کنڈکٹیو اجزاء اور کافی زیادہ تھرمل چالکتا کے ساتھ فلرز کے استعمال سے ہے۔

ٹنگسٹن، کاپر، سلور، ڈائمنڈ، زنک اور ایلومینیم آکسائیڈ، ایلومینیم اور بوران نائٹرائڈ، گریفائٹ، گرافین وغیرہ پر مبنی مائیکرو ڈسپرزڈ اور نینو ڈسپرزڈ پاؤڈر اور مرکب۔

پیسٹ کی ساخت میں بائنڈر معدنی یا مصنوعی تیل، مختلف مرکبات اور کم اتار چڑھاؤ والے مائعات ہو سکتے ہیں۔ تھرمل پیسٹ ہیں جن کا بائنڈر ہوا میں پولیمرائزڈ ہے۔

ایسا ہوتا ہے کہ پیسٹ کی کثافت بڑھانے کے لیے اس کی ساخت میں آسانی سے بخارات والے اجزا شامل کیے جاتے ہیں تاکہ جب پیسٹ لگایا جائے تو وہ مائع ہو اور پھر اعلی کثافت اور تھرمل چالکتا کے ساتھ تھرمل انٹرفیس میں بدل جائے۔ اس قسم کی تھرمل چالکتا کی ترکیبیں عام آپریشن کے 5 سے 100 گھنٹے کے بعد زیادہ سے زیادہ تھرمل چالکتا تک پہنچنے کی خصوصیت رکھتی ہیں۔

دھات پر مبنی پیسٹ ہیں جو کمرے کے درجہ حرارت پر مائع ہوتے ہیں۔ اس طرح کے پیسٹ خالص گیلیم اور انڈیم کے ساتھ ساتھ ان پر مبنی مرکب دھاتوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔

بہترین اور مہنگے پیسٹ چاندی سے بنے ہیں۔ ایلومینیم آکسائیڈ پر مبنی پیسٹ کو بہترین سمجھا جاتا ہے۔ چاندی اور ایلومینیم حتمی مصنوعات کی سب سے کم تھرمل مزاحمت دیتے ہیں۔ سیرامک ​​پر مبنی پیسٹ سستے ہیں، لیکن کم موثر بھی۔

سادہ ترین تھرمل پیسٹ ایک عام گریفائٹ پنسل کے لیڈ پاؤڈر کو سینڈ پیپر پر رگڑ کر معدنی چکنا کرنے والے تیل کے چند قطروں کے ساتھ ملا کر بنایا جا سکتا ہے۔

جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، تھرمل پیسٹ کا عام استعمال الیکٹرانک آلات میں تھرمل انٹرفیس کے طور پر ہوتا ہے جہاں ضرورت ہوتی ہے اور گرمی پیدا کرنے والے عنصر اور گرمی کو ختم کرنے والے ڈھانچے کے درمیان لاگو کیا جاتا ہے، مثال کے طور پر پروسیسر اور کولر کے درمیان۔

تھرمل طور پر کنڈکٹیو پیسٹ کا استعمال کرتے وقت مشاہدہ کرنے والی اہم چیز پرت کی موٹائی کو کم سے کم رکھنا ہے۔ اس کو حاصل کرنے کے لیے، پیسٹ بنانے والے کی سفارشات پر سختی سے عمل کرنا ضروری ہے۔

تھوڑا سا پیسٹ دونوں حصوں کے تھرمل کانٹیکٹ ایریا پر لگایا جاتا ہے اور پھر دونوں سطحوں کو ایک ساتھ دباتے ہوئے آسانی سے ٹوٹ جاتا ہے۔ اس طرح، پیسٹ سطحوں پر سب سے چھوٹے گڑھے کو بھر دے گا اور گرمی کی تقسیم اور باہر کی منتقلی کے لیے یکساں ماحول کی تشکیل میں معاون ہوگا۔

تھرمل چکنائی مختلف اسمبلیوں اور الیکٹرانکس کے اجزاء کو ٹھنڈا کرنے کے لیے اچھی ہے، جس کی گرمی کا اخراج کسی خاص کیس کی قسم اور خصوصیات کے لحاظ سے کسی خاص جزو کے لیے جائز سے زیادہ ہے۔ سوئچنگ پاور سپلائیز کے مائیکرو سرکٹس اور ٹرانسسٹرز، پکچر لیمپ ڈیوائسز کے لکیری سکینر، ایکوسٹک ایمپلیفائرز کے پاور سٹیجز وغیرہ۔ وہ تھرمل پیسٹ استعمال کرنے کے لیے عام جگہیں ہیں۔

گرمی کی منتقلی چپکنے والی

جب گرمی کو چلانے والے پیسٹ کا استعمال کسی وجہ سے ناممکن ہو، مثال کے طور پر، فاسٹنرز کے ساتھ اجزاء کو مضبوطی سے دبانے میں ناکامی کی وجہ سے، وہ گرمی کو چلانے والے گلو کا سہارا لیتے ہیں۔ ہیٹ سنک کو آسانی سے ٹرانجسٹر، پروسیسر، چپ وغیرہ سے چپکا دیا جاتا ہے۔

کنکشن لازم و ملزوم نکلا، اس لیے اسے درست اور اعلیٰ معیار کے گلونگ کے لیے ٹیکنالوجی کے ساتھ انتہائی درست انداز اور تعمیل کی ضرورت ہے۔ اگر ٹیکنالوجی کی خلاف ورزی کی جاتی ہے، تو تھرمل انٹرفیس کی موٹائی بہت بڑی ہو سکتی ہے اور جوائنٹ کی تھرمل چالکتا خراب ہو جائے گی۔

تھرمل طور پر کنڈکٹیو پاٹنگ مکسز

جب، اعلی تھرمل چالکتا کے علاوہ، ہرمیٹیسٹی، برقی اور مکینیکل طاقت کی ضرورت ہوتی ہے، ٹھنڈے ماڈیولز کو صرف پولیمرائز ایبل مرکب سے بھرا جاتا ہے، جو گرم جز سے حرارت کو ڈیوائس ہاؤسنگ میں منتقل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔

اگر ٹھنڈا ماڈیول بہت زیادہ گرمی کو ختم کرتا ہے، تو کمپاؤنڈ میں حرارتی، تھرمل سائیکلنگ کے لیے کافی مزاحمت بھی ہونی چاہیے، اور ماڈیول کے اندر درجہ حرارت کے میلان کے نتیجے میں ہونے والے تھرمل تناؤ کو برداشت کرنے کے قابل ہونا چاہیے۔

کم پگھلنے والی دھاتیں۔

کم پگھلنے والی دھات کے ساتھ دو سطحوں کو سولڈرنگ کی بنیاد پر تھرمل انٹرفیس زیادہ سے زیادہ مقبولیت حاصل کر رہے ہیں۔ اگر ٹیکنالوجی کو صحیح طریقے سے لاگو کیا جائے تو، ریکارڈ کم تھرمل چالکتا حاصل کرنا ممکن ہے، لیکن طریقہ پیچیدہ ہے اور اس میں بہت سی حدود ہیں۔

سب سے پہلے، ان کے مواد پر منحصر ہے، یہ ایک مشکل کام ہوسکتا ہے، تنصیب کے لئے ملن کی سطحوں کو معیار کے ساتھ تیار کرنا ضروری ہے.

ہائی ٹیک صنعتوں میں، کسی بھی دھات کو سولڈر کرنا ممکن ہے، اس حقیقت کے باوجود کہ ان میں سے کچھ کو سطح کی خصوصی تیاری کی ضرورت ہوتی ہے۔ روزمرہ کی زندگی میں، صرف وہ دھاتیں جو خود کو ٹننگ کے لیے اچھی طرح سے قرضہ دیتی ہیں، کوالٹیٹو بانڈ کی جائیں گی: تانبا، چاندی، سونا وغیرہ۔

سیرامکس، ایلومینیم اور پولیمر خود کو ٹننگ کے لیے بالکل بھی قرضہ نہیں دیتے، ان کے ساتھ صورت حال زیادہ پیچیدہ ہوتی ہے، یہاں پر پرزوں کی galvanic تنہائی حاصل کرنا ممکن نہیں ہوگا۔

سولڈرنگ شروع کرنے سے پہلے، جوڑنے والی مستقبل کی سطحوں کو کسی بھی گندگی سے صاف کرنا ضروری ہے۔ اسے مؤثر طریقے سے کرنا ضروری ہے، اسے سنکنرن کے نشانات سے صاف کرنا، کیونکہ کم درجہ حرارت پر بہاؤ عام طور پر مدد نہیں کرے گا۔

صفائی عام طور پر الکحل، ایتھر یا ایسیٹون کا استعمال کرتے ہوئے میکانکی طور پر کی جاتی ہے۔ اس کے لیے کبھی کبھی تھرمل انٹرفیس پیکج میں سخت کپڑا اور الکحل کا مسح ہوتا ہے۔کام دستانے کے ساتھ کیا جانا چاہئے، کیونکہ ہاتھوں سے حاصل کی جانے والی چکنائی یقینی طور پر سولڈرنگ کے معیار کو خراب کرے گی.

سولڈرنگ خود ہیٹنگ اور مینوفیکچرر کی طرف سے مخصوص طاقت کے ساتھ تعمیل کے ساتھ کیا جانا چاہئے. کچھ صنعتی تھرمل انٹرفیس کے لیے منسلک حصوں کو 60-90 °C پر لازمی پری ہیٹنگ کی ضرورت ہوتی ہے اور یہ کچھ حساس الیکٹرانک اجزاء کے لیے خطرناک ہو سکتا ہے۔ ابتدائی ہیٹنگ عام طور پر ہیئر ڈرائر کے ساتھ کی جاتی ہے، اور پھر کام کرنے والے آلے کو خود ہیٹنگ کرکے سولڈرنگ مکمل کی جاتی ہے۔

اس قسم کے تھرمل انٹرفیس کو گلوری فوائل کی شکل میں کمرے کے درجہ حرارت سے قدرے اوپر پگھلنے والے نقطہ کے ساتھ ساتھ پیسٹ کی شکل میں بھی فروخت کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، ورق کی شکل میں فیلڈز کے مرکب کا پگھلنے کا نقطہ 50 ° C ہے۔ ایک پیسٹ کی شکل میں Galinstan کمرے کے درجہ حرارت پر پگھل جاتا ہے۔ ورق کے برعکس، پیسٹ استعمال کرنا زیادہ مشکل ہے کیونکہ انہیں سولڈر کرنے کے لیے سطحوں میں بہت اچھی طرح سے سرایت کرنا پڑتا ہے، جبکہ ورق کو صرف اسمبلی کے دوران مناسب حرارت کی ضرورت ہوتی ہے۔

موصلیت گاسکیٹ

پاور الیکٹرانکس میں، گرمی کی منتقلی اور گرمی کے سنک عناصر کے درمیان برقی تنہائی کی اکثر ضرورت ہوتی ہے۔ لہذا، جب تھرمل طور پر کنڈکٹیو پیسٹ مناسب نہیں ہے، تو سلیکون، میکا یا سیرامک ​​سبسٹریٹس استعمال کیے جاتے ہیں۔

لچکدار نرم پیڈ سلیکون سے بنے ہیں، سخت پیڈ سیرامک ​​سے بنے ہیں۔ سرامک کی پتلی تہہ سے ڈھکی ہوئی تانبے یا ایلومینیم کی چادر پر مبنی پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ ہوتے ہیں، جن پر تانبے کے ورق کے نشانات لگائے جاتے ہیں۔

عام طور پر یہ یک طرفہ بورڈ ہوتے ہیں، ٹریک کے ایک طرف، اور دوسری طرف ریڈی ایٹر سے منسلک ہونے کے لیے ایک سطح ہوتی ہے۔

اس کے علاوہ، خاص معاملات میں، بجلی کے اجزاء تیار کیے جاتے ہیں جس میں ہاؤسنگ کا دھاتی حصہ، جو ریڈی ایٹر سے منسلک ہوتا ہے، فوری طور پر epoxy کی ایک تہہ سے ڈھک جاتا ہے۔

تھرمل انٹرفیس کے استعمال کی خصوصیات

تھرمل انٹرفیس کو لگاتے اور ہٹاتے وقت، اس کے مینوفیکچرر کے ساتھ ساتھ ٹھنڈا (کولنگ) ڈیوائس بنانے والے کی سفارشات پر سختی سے عمل کرنا ضروری ہے۔ برقی طور پر چلنے والے تھرمل انٹرفیس کے ساتھ کام کرتے وقت خاص طور پر محتاط رہنا ضروری ہے، کیونکہ اس کی زیادتی دوسرے سرکٹس میں جا سکتی ہے اور شارٹ سرکٹ کا سبب بن سکتی ہے۔