Паста сверхвысокой вязкости для дегазации: пеногасящая термосмазка при давлении 0,2 кПа.

Высокоэффективные теплопроводящие материалы (ТПМ), включая термопасты, компаунды с фазовым переходом и структурные наполнители зазоров, разрабатываются с использованием чрезвычайно высоких концентраций твердых наполнителей.
Для достижения теплопроводности от 3,0 до более 12,0 Вт/м·К разработчики рецептур добавляют до 85% по весу порошков оксида алюминия, нитрида бора или оксида цинка в реакционноспособные силиконовые или полиуретановые полимеры.
Полученные суспензии обладают пастообразной вязкостью, часто превышающей 500 000–1 000 000 мПа·с.
При таких экстремальных реологических порогах захваченные микроскопические пузырьки воздуха остаются навсегда запертыми под действием нормальной гравитации, выступая в качестве сильных теплоизоляторов, вызывающих перегрев устройства.
Компания SMIDA производит планетарные центробежные вакуумные миксеры, разработанные для достижения предельного вакуума 0,2 кПа при воздействии на контейнеры центробежного ускорения в сотни G.

В силовой электронике, микропроцессорах и аккумуляторных батареях электромобилей даже одна 50-микронная воздушная полость в термоинтерфейсном слое экспоненциально увеличивает тепловое сопротивление и вызывает высоковольтный дуговой пробой.
Традиционные методы дегазации, такие как статические вакуумные печи, ультразвуковые ванны или роторные смесители с низким вакуумом, совершенно неэффективны для паст высокой вязкости.
Статический вакуум лишь расширяет поверхностные пузырьки, в то время как ультразвук генерирует разрушительный локальный нагрев, не преодолевая вязкостное сопротивление.
В данном инженерном руководстве объясняется физическая механика двухкоординатной центробежной вакуумной деаэрации при давлении 0,2 кПа и излагаются лучшие практики производства пасты без пустот.

Физика захвата пузырьков в плотных пастах

Согласно закону Стокса, предельная скорость подъема воздушного пузырька в жидкости прямо пропорциональна ускорению свободного падения и квадрату диаметра пузырька, и обратно пропорциональна динамической вязкости.
Когда вязкость пасты резко возрастает с 1000 мПа·с до 1 000 000 мПа·с, естественная скорость подъема микропузырька размером 10 микрон снижается в тысячу раз.
При стандартной земной гравитации 1G этому пузырю потребовались бы недели или месяцы, чтобы преодолеть один миллиметр в направлении поверхности.
Использование плавучести окружающей среды или статических вакуумных камер просто не обеспечивает достаточной силы, направленной вверх, для преодоления вязкостного сопротивления.

Центробежное ускорение: увеличение плавучести на сотни G.

Планетарный центробежный смеситель SMIDA вращает герметичные контейнеры одновременно вдоль двух независимых осей.
Вращение вокруг центральной оси машины создает центробежные ускорения, превышающие 400 G.
Поскольку плотность захваченного воздуха (приблизительно 1,2 кг/м³) на порядки ниже, чем у плотной термопасты (часто от 2000 до 3000 кг/м³), эффективная сила плавучести, поднимающая пузырек вверх, увеличивается более чем в 400 раз.
Одновременно с этим вращение контейнера вызывает трехмерный конвекционный поток, который непрерывно поднимает глубокие слои пасты к поверхностной пленке.

Максимальный вакуум 0,2 кПа: расширяющиеся микропузырьки для быстрого разрыва

Центробежная плавучесть приближает пузырьки воздуха к поверхности, но субмикронные пузырьки все еще обладают высоким поверхностным натяжением, которое препятствует их разрыву.
Именно здесь решающее значение приобретает способность SMIDA создавать глубокий вакуум в 0,2 кПа.
При давлении ниже 0,2 кПа (снижение давления в 500 раз по сравнению со стандартным атмосферным давлением 101,3 кПа) закон Бойля гласит, что захваченные пузырьки воздуха увеличиваются в объеме в сотни раз.
По мере увеличения объема пузырька его скорость подъема экспоненциально возрастает, проталкивая его сквозь поверхностную пленку, где он мгновенно лопается.
В течение 90-180-секундного цикла плотность пасты достигает 100% от теоретических пределов при отсутствии остаточных пустот.

Сравнительный анализ технологий дегазации теплопроводящих материалов.

Часто задаваемые вопросы

Приведёт ли создание вакуума в 0,2 к выпариванию летучих растворителей из моей пасты?

Вакуум снижает температуру кипения растворителей, но планетарные миксеры SMIDA оснащены программируемыми многоступенчатыми профилями вакуумирования.
Операторы могут выполнять высокоскоростное перемешивание при умеренном давлении, за которым следует короткий контролируемый завершающий импульс 0,2 кПа для удаления воздуха без удаления необходимых разбавителей.

Как контроль температуры позволяет сохранить свойства термопасты?

Центробежное движение с высоким сдвиговым усилием естественным образом генерирует тепло, выделяемое за счет трения.
Серия терморегулируемых смол TTC от SMIDA стабилизирует температуру в камере в диапазоне от -15 °C до 25 °C, обеспечивая полную стабильность реактивных силиконов и влагочувствительных смол.

Устраните пустоты с помощью вакуумной технологии SMIDA.

SMIDA — это признанный производитель с сертифицированным по стандарту ISO 9001 производственным комплексом площадью 6800 квадратных метров в Шэньчжэне, более чем 80 патентами и полным соответствием стандартам CE.
Наши планетарные центробежные вакуумные миксеры обрабатывают партии от 1 г до 100 кг и более (грузоподъемность оборудования от 150 г до 100 кг и более), обеспечивая получение воспроизводимых паст без пустот для ведущих мировых разработчиков электронных компонентов.
Свяжитесь с нашими инженерами в Шэньчжэне, чтобы запланировать бесплатную оценку эффективности дегазации образцов термопасты.