Desgasificación de pasta de ultra alta viscosidad: Eliminación de espuma de grasa térmica a 0,2 kPa

Los materiales de interfaz térmica (TIM) de alto rendimiento, que incluyen grasas térmicas, compuestos de cambio de fase y rellenos de huecos estructurales, están formulados con cargas extremas de relleno sólido.
Para alcanzar conductividades térmicas de entre 3,0 y más de 12,0 W/m·K, los formuladores incorporan hasta un 85 % en peso de polvos de alúmina, nitruro de boro u óxido de zinc en polímeros reactivos de silicona o poliuretano.
Las suspensiones resultantes presentan viscosidades similares a las de una pasta, que con frecuencia superan los 500.000 a 1.000.000 mPa·s.
En estos umbrales reológicos extremos, las burbujas de aire microscópicas atrapadas permanecen permanentemente retenidas bajo la gravedad normal, actuando como aislantes térmicos severos que provocan el sobrecalentamiento del dispositivo.
SMIDA fabrica mezcladores centrífugos planetarios al vacío diseñados para lograr un vacío máximo de 0,2 kPa sometiendo los contenedores a cientos de G de aceleración centrífuga.

En la electrónica de potencia, los microprocesadores y los paquetes de baterías para vehículos eléctricos, incluso un solo vacío de aire de 50 micras en una capa de interfaz térmica aumenta exponencialmente la resistencia térmica y desencadena una ruptura por arco de alto voltaje.
Los métodos tradicionales de desgasificación, como los hornos de vacío estáticos, los baños ultrasónicos o los mezcladores rotativos de bajo vacío, resultan completamente ineficaces con pastas de alta viscosidad.
El vacío estático solo expande las burbujas superficiales, mientras que los ultrasonidos generan calor localizado destructivo sin superar la resistencia viscosa.
Esta guía de ingeniería explica la mecánica física de la desaireación centrífuga al vacío de doble eje a 0,2 kPa y describe las mejores prácticas para la producción de pasta sin poros.

La física del atrapamiento de burbujas en pastas densas

Según la ley de Stokes, la velocidad de ascenso terminal de una burbuja de aire en un fluido es directamente proporcional a la aceleración gravitatoria y al cuadrado del diámetro de la burbuja, e inversamente proporcional a la viscosidad dinámica.
Cuando la viscosidad de la pasta aumenta de 1000 mPa·s a 1 000 000 mPa·s, la velocidad de ascenso natural de una microburbuja de 10 micras disminuye en un factor de mil.
Bajo la gravedad terrestre estándar de 1G, esa burbuja tardaría semanas o meses en recorrer un solo milímetro hacia la superficie.
Confiar únicamente en la flotabilidad ambiental o en cámaras de vacío estáticas no proporciona la fuerza ascendente suficiente para superar la resistencia viscosa.

Aceleración centrífuga: Multiplicando la flotabilidad por cientos de G.

Un mezclador centrífugo planetario SMIDA hace girar los recipientes sellados a lo largo de dos ejes independientes simultáneamente.
La revolución primaria alrededor del eje central de la máquina genera aceleraciones centrífugas que superan los 400 G.
Debido a que la densidad del aire atrapado (aproximadamente 1,2 kg/m³) es varios órdenes de magnitud menor que la de la pasta térmica densa (que suele oscilar entre 2000 y 3000 kg/m³), la fuerza de flotación efectiva que impulsa la burbuja hacia arriba se multiplica por más de 400.
Simultáneamente, la rotación del recipiente induce un flujo de convección tridimensional en movimiento que remueve continuamente las capas profundas de pasta hacia la película superficial.

Vacío máximo de 0,2 kPa: Microburbujas en expansión para una ruptura rápida.

La flotabilidad centrífuga acerca las burbujas de aire a la superficie, pero las burbujas submicrométricas aún poseen una alta tensión superficial que les impide estallar.
Aquí es donde la capacidad de SMIDA para generar un vacío profundo de 0,2 kPa se vuelve decisiva.
Según la ley de Boyle, a menos de 0,2 kPa (una reducción de presión de 500 veces con respecto a la presión atmosférica estándar de 101,3 kPa), las burbujas de aire atrapadas se expanden cientos de veces en volumen.
A medida que el volumen de la burbuja se expande, su velocidad de ascenso por flotabilidad se acelera exponencialmente, forzándola a atravesar la película superficial donde estalla instantáneamente.
En un ciclo de entre 90 y 180 segundos, la densidad de la pasta alcanza el 100% de los límites teóricos sin dejar huecos residuales.

Comparación de tecnologías de desgasificación para materiales de interfaz térmica

Preguntas frecuentes

¿La aplicación de un vacío de 0,2 kPa eliminará los disolventes volátiles de mi pasta mediante ebullición?

El vacío reduce los puntos de ebullición de los disolventes, pero los mezcladores planetarios SMIDA cuentan con perfiles de vacío programables de varias etapas.
Los operarios pueden realizar una mezcla a alta velocidad a presión moderada, seguida de un breve pulso de acabado controlado de 0,2 kPa para extraer el aire sin eliminar los diluyentes esenciales.

¿Cómo contribuye el control de la temperatura a preservar las propiedades de la grasa térmica?

El movimiento centrífugo de alta cizalladura genera calor por fricción de forma natural.
La serie TTC de SMIDA, con control de temperatura, estabiliza la temperatura de la cámara entre -15 °C y 25 °C, manteniendo completamente estables las siliconas reactivas y las resinas sensibles a la humedad.

Elimine los huecos con la tecnología de vacío SMIDA.

SMIDA es un fabricante consolidado con una planta de 6.800 metros cuadrados certificada según la norma ISO 9001 en Shenzhen, más de 80 patentes y cumplimiento total de la normativa CE.
Nuestros mezcladores centrífugos planetarios al vacío procesan lotes desde 1 g hasta más de 100 kg (capacidad del equipo de 150 g a más de 100 kg), lo que permite obtener pastas sin poros y reproducibles para los innovadores líderes mundiales en electrónica.
Póngase en contacto con nuestro equipo de ingeniería en Shenzhen para programar una evaluación gratuita de desgasificación de sus muestras de pasta térmica.