Maszyna do mieszania pasty termicznej bez użycia noża, zapewniająca niskie opory cieplne

Czym jest mieszanie i odgazowywanie past i żeli termicznych?
Jest to proces równomiernego rozprowadzania wypełniaczy termoprzewodzących w matrycy silikonowej lub żywicznej oraz usuwania mikropęcherzyków w warunkach próżni, dzięki czemu gotowy związek przewodzi ciepło zgodnie z założeniami projektowymi.

Serwery AI, stacje bazowe 5G oraz elektronika mocy w pojazdach elektrycznych generują znaczne ilości ciepła, a materiały do zarządzania ciepłem stały się kategorią o kluczowym znaczeniu.
Żele i pasty termiczne stopniowo zastępują tradycyjne podkładki, ponieważ są nanoszane przy niskim naprężeniu, łatwo się ściśniają i nadają się do zautomatyzowanego dozowania.
Jednak ich przygotowanie jest znacznie bardziej wymagające niż mieszanie oleju i proszku.

Żele termiczne zwykle zawierają żywicę krzemionkową połączoną z bardzo wysokimi stężeniami wypełniaczy przewodzących ciepło, takich jak gliniany, azotek boru i tlenek cynku — często powyżej 70% wagowo.
Wysoka zawartość stałych powoduje szereg problemów technologicznych, które bezpośrednio ograniczają wydajność termiczną.

Cztery problemy związane z mieszaniem materiałów o wysokiej zawartości stałych

• Niejednorodne rozprowadzenie wypełniacza.
  Agregaty proszku lub osadzanie się proszku na dnie pojemnika powodują lokalne zaburzenia stosunku wypełniacza.
  Ścieżka termiczna ulega przerwaniu, a opór termiczny zmienia się w sposób nieprzewidywalny.
• Sekrecja oleju i proszku.
  Gdy faza olejowa i proszek nie są dobrze połączone, związek warstwi się po postoju, a parametry partii ulegają zmianie.
• Ciepło procesowe.
  Tarcie ścinające podczas mieszania o wysokiej zawartości stałej zwiększa lepkość i spowalnia badania, wydłużając rozwój formuły.
• Puzyrki blokujące przepływ ciepła.
  Powietrze jest słabym przewodnikiem ciepła.
  Nawet niewielkie mikropuzyrki widocznie pogarszają przewodność cieplną i niezawodność.

Czterokrokowy proces przygotowania

1. Wstępnego mieszania.
   Zważ fazę oleistą i napełniacze zgodnie z formułą, a następnie wstępnie wymieszaj na niskich obrotach (około 500–1000 obr./min przez 1–2 minuty), aby proszek zwilżony został przed intensywnym mieszaniem na wysokich obrotach.
2. Rozpraszania.
   Mieszaj odśrodkowo z prędkością około 1500–2000 obr./min przez 2–3 minuty, aby rozbić aglomeraty i jednorodnie zawiesić napełniacze.
3. Odgaś pod próżnią.
   Przytrzymaj pod próżnią klasy 0,2 kPa przez 2–4 minuty, aby usunąć mikropuzyrki i przywrócić ścieżkę przewodzenia ciepła.
4. Zweryfikuj.
   Sprawdź występowanie separacji oraz zmierz przewodność cieplną i lepkość, aby potwierdzić stabilność partii i zgodność z specyfikacją.

Dlaczego mieszarka planetarno-centryfugalna SMIDA do materiałów cieplnych

Projekt SMIDA bezpośrednio rozwiązuje każdy z tych problemów:

• Mieszanie bez łopatek.
  Twarde wypełniacze ceramiczne nigdy nie stykają się z częściami metalowymi, więc nie występuje zużycie ani zanieczyszczenie.
• Degazacja pod próżnią.
  Mikrobanie, które mogłyby działać jako przerwy w obwodzie cieplnym, są usuwane w tym samym cyklu.
• Opcja regulacji temperatury.
  Modele TTC zapobiegają przegrzewaniu się przy mieszaniu materiałów o wysokiej zawartości stałych, chroniąc lepkość i przyspieszając testy.
• Skalowanie w górę na jednej platformie.
  Od próbek laboratoryjnych o masie 1 g do partii produkcyjnych o masie 100 kg i więcej (zakres urządzeń: od 150 g do 100 kg i więcej) te same parametry przenoszą się bezpośrednio — nie ma potrzeby ich ponownej kalibracji przy zwiększaniu skali.

Często zadawane pytania

Dlaczego moja pasta termoprzewodząca wykazuje niestabilną przewodność cieplną między partiami?

Dominują dwa powody: nierozproszone aglomeraty napełniacza oraz uwięzione mikropęcherzyki.
Pełne rozproszenie, a następnie odpowietrzenie w warunkach próżni usuwają oba te problemy, a zapamiętane parametry zapewniają identyczność każdej partii.

Czy mieszarka planetarno-centryfugalna rzeczywiście potrafi obsłużyć zawartość napełniacza przekraczającą 70%?

- Tak, to jest...
Siła odśrodkowa oddziałuje na całą partię jednocześnie, więc nawet związki o bardzo wysokiej zawartości stałej mieszają się jednorodnie, bez stref martwych — czego mieszarki łopatkowe z trudem są w stanie osiągnąć.

Czy odpowietrzenie w warunkach próżni rzeczywiście poprawia wydajność termiczną?

- Tak, to jest...
Powietrze charakteryzuje się bardzo niską przewodnością cieplną.
Usunięcie mikropęcherzyków przywraca kontakt między cząstkami napełniacza a matrycą, co mierzalnie obniża opór cieplny.

Jak przeprowadzić skalowanie procesu od badań i rozwoju do produkcji?

Zablokuj parametry procesu najpierw na małej maszynie, a następnie odtwórz je na większym modelu z tej samej platformy.
SMIDA oferuje testy próbki w zakresie różnych pojemności, aby zweryfikować skalowanie przed podjęciem zobowiązań.

Materiały termiczne są sprzedawane ze względu na ich zdolność do przekazywania ciepła, a mieszanie i odgazowywanie decydują o tym, jak duża część tej zdolności zostaje rzeczywiście osiągnięta.
Wyślij próbkę swojego materiału do laboratorium SMIDA w celu bezpłatnego testu – przekażemy Ci dane dotyczące przewodnictwa cieplnego oraz poziomu pęcherzyków, dzięki czemu będziesz mógł ocenić cały proces, a nie tylko maszynę.