超高粘度ペーストの脱気：0.2 kPaでの熱伝導グリースの消泡

高性能な熱界面材料（TIM）は、熱グリース、相変化化合物、構造ギャップ充填剤などを含み、極めて高い固体充填剤含有量で配合されている。
熱伝導率を3.0～12.0 W/m・K以上にするために、配合者は反応性シリコーンまたはポリウレタンポリマーに、重量比で最大85%のアルミナ、窒化ホウ素、または酸化亜鉛粉末を配合する。
得られたスラリーはペースト状の粘度を示し、500,000～1,000,000 mPa・sを超えることが多い。
このような極端なレオロジー限界では、混入した微細な気泡が通常の重力下で永久的に閉じ込められ、深刻な断熱材として作用し、デバイスの過熱を引き起こします。
SMIDA社は、容器に数百Gの遠心加速度を加えながら、0.2kPaの究極真空度を達成するように設計された遊星遠心式真空ミキサーを製造しています。

パワーエレクトロニクス、マイクロプロセッサ、電気自動車用バッテリーパックなどでは、熱界面層にわずか50ミクロンの空気の空隙が1つ存在するだけでも、熱抵抗が指数関数的に増加し、高電圧アーク放電を引き起こす。
従来の脱気方法（静的真空オーブン、超音波浴、低真空ローターミキサーなど）は、高粘度ペーストには全く効果がない。
静的真空は表面の気泡を膨張させるだけであるのに対し、超音波は粘性抵抗を克服することなく、破壊的な局所熱を発生させる。
この技術ガイドでは、0.2 kPaにおける二軸遠心真空脱気の物理的メカニズムを説明し、ボイドゼロのペースト製造のためのベストプラクティスを概説します。

高密度ペーストにおける気泡捕捉の物理学

ストークスの法則によれば、流体中の気泡の終端上昇速度は、重力加速度と気泡の直径の二乗に正比例し、動粘度に反比例する。
ペーストの粘度が1,000 mPa・sから1,000,000 mPa・sに上昇すると、10ミクロンの微小気泡の自然上昇速度は1,000分の1に低下する。
標準的な1Gの地球重力下では、その泡が地表に向かって1ミリメートル移動するのに数週間から数ヶ月かかるだろう。
周囲の浮力や静的真空チャンバーに頼るだけでは、粘性抵抗を克服するのに十分な上向きの力を得ることはできない。

遠心加速度：浮力を数百Gに増幅する

SMIDA社製の遊星型遠心ミキサーは、密閉された容器を2つの独立した軸に沿って同時に回転させます。
中央の機械軸を中心とした一次回転により、400Gを超える遠心加速度が発生する。
閉じ込められた空気の密度（約1.2 kg/m³）は、高密度の熱伝導ペースト（通常2,000～3,000 kg/m³）よりも桁違いに低いため、気泡を上向きに押し上げる有効な浮力は400倍以上に増幅されます。
同時に、容器の回転によって回転する3次元対流流が発生し、深いペースト層が表面膜に向かって絶えず攪拌される。

0.2 kPaの究極真空：急速な破裂のためのマイクロバブルの膨張

遠心浮力によって気泡は水面近くに運ばれるが、サブミクロンサイズの気泡は依然として高い表面張力を持ち、破裂しにくい。
ここで、SMIDAの0.2kPaの深真空能力が決定的な役割を果たす。
0.2 kPa以下（標準大気圧101.3 kPaから500分の1に低下した圧力）では、ボイルの法則によれば、閉じ込められた気泡は体積が数百倍に膨張する。
気泡の体積が増加するにつれて、浮力による上昇速度は指数関数的に加速し、表面の膜を突き破って瞬時に破裂する。
90秒から180秒のサイクル内で、ペースト密度は理論上の限界値の100%に達し、残留空隙はゼロとなる。

熱界面材料の脱ガス技術比較

よくある質問

0.2kPaの真空状態を作り出すと、ペースト中の揮発性溶剤が沸騰して蒸発するでしょうか？

真空状態は溶媒の沸点を低下させるが、SMIDAの遊星ミキサーはプログラム可能な多段階真空プロファイルを備えている。
オペレーターは、中程度の圧力で高速混合を行った後、短時間で制御された0.2kPaの仕上げパルスを実行することで、重要な希釈剤を除去せずに空気を除去することができます。

温度制御はどのようにして熱伝導グリースの特性を維持するのでしょうか？

高せん断遠心運動は、自然に摩擦熱を発生させる。
SMIDA社のTTC温度制御シリーズは、チャンバー内の温度を-15℃から25℃の間で安定させ、反応性シリコーンや湿気に敏感な樹脂を完全に安定した状態に保ちます。

SMIDA真空技術で空隙を解消

SMIDAは、深センにISO 9001認証を取得した6,800平方メートルの施設を持ち、80件以上の特許を保有し、CEマークに完全準拠している実績のあるメーカーです。
当社の遊星遠心式真空ミキサーは、1gから100kg以上までのバッチ処理に対応し（装置容量は150gから100kg以上）、世界をリードするエレクトロニクス分野の革新企業に、再現性の高い、気泡のないペーストを提供します。
熱伝導ペーストのサンプルについて、無料の脱ガス評価をご希望の場合は、深圳の技術スタッフまでご連絡ください。