熱伝導ペーストおよびゲル混合・脱気装置
高充填材の熱伝導性化合物は、凝集物や気泡によって冷却能力が低下する。混合と脱気によって、実際にどれだけの熱が移動するかが決まる。
熱伝導ペーストおよびゲル混合・脱気機は、高充填剤入り熱伝導性化合物を均一かつ気泡のない状態に保つ。
高固形分混合における4つの問題点と、熱抵抗を低く抑えるための4段階のプロセスについて学びましょう。
熱伝導性ペーストおよびゲル混合・脱気機は、ブレードのない遊星遠心ミキサーであり、高充填熱伝導性化合物を真空下で分散させ、気泡を除去することで、熱抵抗を低く抑え、バッチの均一性を維持します。
AIサーバー、5G基地局、電気自動車用電子機器などは膨大な熱を発生するため、熱管理材料が注目を集めている。
低応力、高い圧縮性、自動塗布といった特長により、熱伝導性ゲルやペーストは従来のパッドに取って代わりつつある。
しかし、それらを作るのは「油と粉を混ぜ合わせる」だけではない。
熱伝導性ゲルは一般的にシリコーン樹脂であり、アルミナ、窒化ホウ素、酸化亜鉛などの熱伝導性充填剤が非常に高濃度で配合されており、その含有量は重量比で70%を超える場合が多い。
その高い固形分含有量は、一連の問題を引き起こします。
高固形分混合における4つの問題点
- 充填剤の分散が不均一である。
粉末が凝集したり容器の底に沈殿したりすると、熱伝導経路が遮断され、熱抵抗が大きく変動する。 - 油粉分離。
結合が不十分な相は静置後に層状分離するため、バッチ性能が低下する。 - 混合による発熱。
せん断摩擦は粘度を上昇させ、試験速度を低下させるため、配合開発が長期化する。 - 熱を遮断する泡。
空気は熱伝導率が低いため、たとえ小さな気泡であっても、熱性能を著しく低下させる。
4段階の準備プロセス
- 油相と充填剤を配合量に応じて計量し、低速（約500～1000rpmで1～2分間）で予備混合して粉末を湿らせる。
- 凝集塊を破壊し、充填剤を均一に懸濁させるために、遠心混合（約1500～2000rpmで2～3分間）によって分散させる。
- 真空下（0.2 kPa級）で2～4分間脱気して、微細気泡を除去する。
- バッチをチェックする：分離がないか確認し、熱伝導率と粘度を測定して安定性を確認する。
なぜSMIDAなのか
SMIDAのブレードレス設計により、硬質セラミック充填材は金属部品を摩耗させることがないため、汚染は起こり得ません。
真空脱気によって、熱経路内部の「気泡遮断器」が除去される。
温度制御機能付きモデルは、高固形分混合時の過熱を防ぎます。
1グラムの実験室サンプルから100キログラム以上の生産バッチまで、同じプロセスパラメータがそのまま適用されます。
よくある質問
なぜ私のサーマルペーストは熱伝導率が一定しないのでしょうか？
通常は、分散していない充填剤の凝集体、または閉じ込められた微小気泡である。
完全分散と真空脱気により、両方の原因が除去されます。
遊星型遠心ミキサーは、70%以上の充填材の投入量に対応できますか？
はい。
遠心力はバッチ全体に一度に作用するため、高固形分化合物もデッドゾーンなく均一に混合される。
必要な容量はどれくらいですか？
1グラムの実験室サンプルから100キログラム以上の生産バッチまで対応可能（装置対応範囲：150グラム～100キログラム以上）。
製造ロットサイズをお知らせいただければ、最適な機械を選定いたします。
熱伝導性材料は、その熱伝達能力を売り文句として販売されており、混合と脱ガス処理によって、その能力がどれだけ発揮されるかが決まる。
サンプルをSMIDAラボに送付していただければ、熱伝導率と気泡データを含む無料テストを実施いたします。
