저열저항용 블레이드 없는 열전도성 페이스트 혼합기

열전도 페이스트 및 젤 혼합 및 탈기란 무엇인가?
이는 실리콘 또는 수지 매트릭스 내에 열전도성 충전재를 균일하게 분산시키고, 진공 하에서 미세 기포를 제거하여 설계된 대로 열을 전도하도록 최종 재료를 만드는 공정이다.

AI 서버, 5G 기지국, 전기차 전력 전자 장치는 고온에서 작동하며, 열 관리 재료는 이제 매우 중요한 카테고리가 되었다.
열전도 젤 및 페이스트는 낮은 응력으로 도포되고 쉽게 압축되며 자동 분사 공정에 적합하기 때문에 기존 패드를 꾸준히 대체하고 있다.
그러나 이들을 제조하는 과정은 기름과 분말을 혼합하는 것보다 훨씬 까다롭다.

열전도 젤은 일반적으로 실리콘 수지에 알루미나, 붕소 질화물, 아연 산화물 등 고도로 전도성인 충전제를 매우 높은 함량(종종 전체 중량의 70% 이상)으로 혼합하여 제조한다.
고체 함량이 높으면 열 성능을 직접 제한하는 일련의 공정상 문제들이 발생한다.

고체 함량이 높은 혼합의 네 가지 문제

• 충전제 분산 불균일
  분말 응집 또는 용기 바닥 침강으로 인해 국부적인 충전제 비율이 불균형해진다.
  열 전달 경로가 끊어지고 열 저항이 예측할 수 없게 요동친다.
• 유상-분말 분리
  유상과 분말이 충분히 결합되지 않으면, 혼합물을 정지시킨 후 층상 분리가 발생하며 배치별 성능이 편차를 보인다.
• 공정 열
  고체 함량이 높은 혼합 과정에서 발생하는 전단 마찰로 점도가 상승하고 시험 속도가 느려지며, 배합 개발 기간이 연장된다.
• 열을 차단하는 기포
  공기는 열 전도성이 매우 낮은 물질이다.
  미세 기포조차도 열 전도성과 신뢰성을 눈에 띄게 저하시킨다.

4단계 제조 공정

1. 예비 혼합
   유상 성분과 충전제를 배합 비율에 따라 정확히 계량한 후, 분말이 고속 혼합 전에 충분히 윤활되도록 저속(약 500–1000 rpm, 1–2분)으로 사전 혼합한다.
2. 분산
   응집체를 파쇄하고 충전제를 균일하게 분산시키기 위해 약 1500–2000 rpm으로 원심 혼합한다(2–3분).
3. 진공 탈기
   미세 기포를 제거하고 열 전달 경로를 복원하기 위해 0.2 kPa 수준의 진공 상태를 2–4분 유지한다.
4. 검증
   분리 여부를 점검하고, 열전도율 및 점도를 측정하여 배치가 안정적이며 사양 범위 내에 있는지 확인합니다.

왜 열관리 소재용 SMIDA 행성식 원심 혼합기인가?

SMIDA의 설계는 각 문제를 직접 해결합니다:

• 블레이드 없는 혼합.
  단단한 세라믹 충전제가 금속 부품에 닿지 않으므로 마모나 오염이 발생하지 않습니다.
• 진공 탈기.
  열 회로 차단기 역할을 할 수 있는 미세 기포가 동일 공정에서 제거됩니다.
• 온도 조절 옵션.
  TTC 모델은 고고형분 혼합 시 과열을 방지하여 점도를 보호하고 테스트 속도를 높입니다.
• 단일 플랫폼 기반 확장.
  1g 실험실 샘플에서 100kg 이상의 양산 배치(장비 용량: 150g~100kg 이상)까지 동일한 공정 조건을 그대로 적용할 수 있습니다. 규모 확대 시 재조정이 필요하지 않습니다.

자주 묻는 질문

왜 내 열전도 페이스트의 배치 간 열전도율이 일관되지 않을까요?

주요 원인은 두 가지입니다: 분산되지 않은 충전제 응집체와 포획된 미세 기포입니다.
완전한 분산 후 진공 탈기 공정을 거치면 두 문제를 모두 해결할 수 있으며, 저장된 공정 조건을 사용하면 모든 배치가 동일하게 유지됩니다.

행성식 원심 혼합기가 정말로 70% 이상의 충전제 함량을 처리할 수 있을까요?

네, 그래요
원심력은 전체 배치에 동시에 작용하므로, 고함량 고체 혼합물도 균일하게 혼합되며, 블레이드 혼합기에서는 달성하기 어려운 ‘무효 영역’이 발생하지 않습니다.

진공 탈기 공정이 실제로 열 성능을 향상시킬까요?

네, 그래요
공기의 열전도율은 매우 낮습니다.
미세 기포를 제거하면 충전제 입자와 매트릭스 사이의 접촉이 회복되어, 측정 가능한 수준으로 열 저항이 감소합니다.

연구개발 단계에서 양산 단계로 어떻게 확장할 수 있을까요?

작은 기계에서 공정 매개변수를 먼저 고정한 후, 동일한 플랫폼의 더 큰 모델로 이를 재현합니다.
SMIDA는 투자 결정 전 확장성 검증을 위해 크기별로 다른 용량 간 샘플 시험을 제공합니다.

열전도 소재는 열 이동 능력으로 판매되며, 혼합 및 탈기 과정이 그 능력의 실현 정도를 결정합니다.
귀사의 복합재료 샘플을 SMIDA 실험실에 무료 시험용으로 보내 주시면, 열전도율과 기포 수준 데이터를 반환해 드립니다. 이를 통해 기계 성능뿐 아니라 공정 자체를 평가하실 수 있습니다.