ブレードなし熱伝導ペースト混合機（低熱抵抗対応）

サーマルペーストおよびゲルの混合・脱気とは？
これは、シリコンまたは樹脂系マトリックス中に熱伝導性フィラーを均一に分散させ、さらに真空下で微小気泡を除去する工程であり、完成した化合物が設計通りの熱伝導性能を発揮できるようにするものです。

AIサーバー、5G基地局、電動車両のパワーエレクトロニクスは高温で動作するため、熱管理材料は極めて重要なカテゴリーとなっています。
熱伝導ゲルおよびペーストは、応力が小さく、圧縮しやすく、自動ディスペンシングにも対応できるため、従来の熱伝導シートを着実に置き換えています。
しかし、それらの製造は、単に油と粉体を混ぜるよりもはるかに高度な技術を要します。

熱伝導ゲルは通常、シリコン樹脂にアルミナ、窒化ホウ素、酸化亜鉛などの高熱伝導性フィラーを非常に高濃度（重量比で70％以上）配合したものです。
固体成分濃度が高いと、熱性能を直接制限する一連の工程上の課題が生じます。

高固体濃度混合における4つの課題

• フィラーの分散不均一
  粉体が凝集したり容器底部に沈降したりして、局所的なフィラー濃度がばらつき、バランスが崩れます。
  熱伝導経路が途切れ、熱抵抗が予測不能に変動します。
• 油・粉体の分離
  油相と粉体が十分に結合していない場合、静置後に層別化が起こり、ロットごとの性能ばらつきが生じます。
• プロセス熱
  高固形分混合によるせん断摩擦で粘度が上昇し、試験が遅延し、配合開発期間が長引きます。
• 熱を遮る気泡
  空気は熱伝導性が極めて低いです。
  ごく小さなマイクロバブルであっても、熱伝導性と信頼性が目視で確認できるほど劣化します。

4段階の調製プロセス

1. 予備混合
   油相およびフィラーを配合量通りに計量し、低速（約500～1000rpm、1～2分間）で予備混合して、粉体が十分に潤湿された後に高速混合を行います。
2. 分散
   遠心混合機を用いて約1500～2000rpmで2～3分間混合し、アグロメレートを解砕し、フィラーを均一に分散・懸濁させます。
3. 真空脱泡
   0.2kPaクラスの真空を2～4分間保持し、マイクロバブルを除去して熱伝導経路を回復させます。
4. 検証
   分離の有無を確認し、熱伝導率と粘度を測定して、ロットが安定しており仕様内であることを確認します。

なぜサーマル材料用にSMIDAのプランetary遠心ミキサーを選ぶのか

SMIDAの設計は、それぞれの課題に直接応えています：

• ブレード不要の撹拌
  硬質セラミックフィラーが金属部品に一切接触しないため、摩耗や汚染が発生しません。
• 真空脱泡
  熱的断線要因となる微小気泡を、同一工程で除去します。
• 温度制御オプション
  TTCモデルは高固形分配合時の過熱を防ぎ、粘度を保護するとともに試験のスピードアップを実現します。
• シングルプラットフォームによるスケールアップ
  1gの実験室サンプルから100kg以上の量産ロット（装置容量：150g～100kg以上）まで、同一のパラメーターをそのまま適用可能であり、スケールアップ時に再調整は不要です。

よくあるご質問

なぜ私のサーマルペーストはロット間で熱伝導率がばらつくのでしょうか？

主な原因は2つあります。1つは分散不良によるフィラーのアグロメレート（塊）、もう1つは混入した微小気泡です。
完全な分散処理に続いて真空脱泡を行うことで、これら2つの問題を同時に解消できます。また、設定したパラメーターを保存しておけば、すべてのロットで品質を均一に保てます。

プランетリー遠心ミキサーは本当に70％以上のフィラー充填率に対応できるのでしょうか？

はい。
遠心力により、全ロットを一度に均一に負荷かけるため、高充填率の配合物でも死域（ミキシングされない領域）が生じず、均一に混合できます。これに対して、ブレード式ミキサーではこの課題の克服が困難です。

真空脱泡は本当に熱性能を向上させるのでしょうか？

はい。
空気の熱伝導率は極めて低いです。
微小気泡を除去することで、フィラー粒子とマトリックスとの接触が回復し、熱抵抗が明確に低減されます。

研究開発から量産へのスケールアップをどう進めればよいでしょうか？

まず小型機で工程パラメーターを固定し、その後、同一プラットフォームの大型機で再現します。
SMIDAでは、本格導入前にスケールアップの妥当性を確認するため、異なる容量でのサンプル試験を提供しています。

熱管理材料は、熱をどれだけ効率よく移動させられるかという性能で販売されていますが、その性能が実際に発揮されるかどうかは、混練および脱泡の工程によって大きく左右されます。
ご使用の化合物のサンプルをSMIDAラボへお送りください。無料で試験を実施し、熱伝導率および気泡レベルのデータをご返却いたします。これにより、単に装置ではなく、工程そのものの品質を評価していただけます。