Tabla de carga de BN Filler: Viscosidad vs Conductividad térmica de 20 a 60 % en volumen

El BN esférico en silicona sigue una curva pronunciada: el 30 % en volumen proporciona 2,5 W/mK a 12 Pa·s, el 45 % en volumen alcanza 5,3 W/mK a 110 Pa·s y el 55 % en volumen proporciona 7,9 W/mK a 1400 Pa·s: una ganancia de 3 veces en conductividad para una penalización de 13 veces en viscosidad. Es por eso que el porcentaje de carga de nitruro de boro frente a los datos de conductividad térmica importa más que cualquier hoja de datos de un solo punto: la ventana útil nunca es donde la conductividad es más alta, sino donde la bomba todavía se mueve. A continuación se muestra la curva completa del 20 al 60 % en volumen, la trampa del porcentaje en peso que hace que dos proveedores no estén de acuerdo sobre el mismo número y la carga que realmente funciona para grasa, relleno de espacios, almohadillas y encapsulados.

XHT (Jiangsu Xinhetong New Material Technology Co., Ltd.) mide estas curvas en grados de producción, y su laboratorio de investigación y desarrollo de tecnología de nuevos materiales informa k y viscosidad en el mismo lote en lugar de extrapolar a partir de un modelo.

1. ¿Cómo es realmente la curva de carga del 20 al 60 % en volumen?

La conductividad aumenta lentamente hasta aproximadamente el 35 % en volumen, luego sube casi linealmente hasta 9,4 W/mK al 60 % en volumen, mientras que la viscosidad aumenta exponencialmente desde la primera partícula y cruza el límite de dispensación de 400 Pa·s cerca del 50 % en volumen. Esa forma es la razón por la que el porcentaje de carga de relleno de nitruro de boro versus los datos de conductividad térmica deben leerse como un par de curvas, no como una: un proveedor que cotiza k sin la viscosidad correspondiente omite la mitad que decide si se puede elaborar la formulación. Las dos curvas se cruzan donde viven las formulaciones prácticas, y ese punto de cruce es todo el problema de diseño.

Dos características explican la mayoría de los argumentos de formulación. En primer lugar, la curva de conductividad es convexa: el primer 35% en volumen compra 3,3 W/mK, mientras que el 15% en volumen final añade otros 4,6. El relleno por debajo del 30% en volumen es principalmente un costo de viscosidad. En segundo lugar, la viscosidad es exponencial, no lineal: pasar del 45 al 50 % en volumen multiplica la viscosidad por 3,5, que es el punto donde el equipo dispensador, no la química, establece el límite.

La trampa del porcentaje de peso

Los proveedores cotizan % en peso; la física se ejecuta en vol%. Debido a que el BN tiene una densidad de 2,2 g/cm³ frente a 3,9 de la alúmina, el mismo 60% en peso significa 40% en volumen de BN pero solo 30% en volumen de alúmina, por lo que un comprador que compara sistemas "llenos al 60% en peso" está comparando dos cargas diferentes. Esta es la razón más común por la que dos laboratorios informan k diferentes para lo que parece una formulación, y por qué una afirmación de "60 % en peso de BN, 6,6 W/mK" debe leerse como un grado bimodal de aproximadamente 50 % en volumen, no unimodal de 40.

El embalaje bimodal desplaza la curva hacia la derecha. Agregar entre un 20 y un 25 % de finos a una quinta parte del D50 eleva el techo de empaquetamiento de aproximadamente un 60 a un 68 % en volumen, lo que compra aproximadamente 1 W/mK con una viscosidad sin cambios. El laboratorio de clasificación que corta BN en D50 20 µm también clasifica la fabricación de perlas de productos cerámicos especiales de 30 a 200 µm en el mismo instrumento, por lo que las ventanas de tamaño se miden, no se asumen.

✅ En pocas palabras: por debajo del 35 % en volumen, estás comprando viscosidad, no conductividad; los rendimientos sólo comienzan por encima de él.

2. ¿Cuál es la carga óptima de nitruro de boro en grasa térmica de silicona?

45–50 % en volumen (alrededor de 65–69 % en peso) es el óptimo práctico para la grasa térmica dispensable: entrega 5,3–6,5 W/mK mientras se mantiene por debajo del techo de 400 Pa·s que tolera la mayoría de los dispensadores. Por debajo del 40 % en volumen, la formulación deja entre 1 y 2 W/mK sobre la mesa; por encima del 52% en volumen, el compuesto deja de comportarse como una grasa y comienza a comportarse como una pasta que necesita calor y presión.

La viscosidad del compuesto epoxi de nitruro de boro al 40 por ciento en volumen es un número diferente al de la carcasa de silicona (aproximadamente 25–40 Pa·s en lugar de 55) porque la base epoxi es más delgada y el agente de acoplamiento cambia la humectación. Esa menor viscosidad es la razón por la que el encapsulado de epoxi puede alcanzar un 45 % en volumen, mientras que una grasa de silicona no puede: el techo lo establece el portador, no el relleno.

Cuatro palancas que mueven la curva sin cambiar de carga

1. Mezcla bimodal: una mezcla personalizada 5:1 de 20 µm y 4 µm compra 1 W/mK a viscosidad constante o reduce la viscosidad en un 40 % a k constante.

1. Tratamiento de superficie: una capa de silano o titanato reduce la viscosidad entre un 20% y un 35% al ​​50% en volumen al romper la fricción entre relleno.

1. Dispensación en caliente: hacer funcionar el compuesto a 60–70 °C reduce la viscosidad aproximadamente 5 veces, lo que hace factible entre un 52 y un 55 % en volumen en los equipos existentes.

1. Forma: esférica sobre las plaquetas vale más del 10% en volumen de carga con igual viscosidad, porque las plaquetas se compactan y gelifican temprano.

Secuencia práctica: primero fije el techo de viscosidad de su dispensador, luego lea la carga máxima en la tabla y luego decida si el tratamiento bimodal o de superficie compra el 1 W/mK adicional. Hacerlo en el otro orden produce una formulación que pasa el laboratorio y detiene la línea.

✅ En pocas palabras: primero establezca el techo de viscosidad y luego lea la carga en la curva, nunca al revés.

Preguntas frecuentes

P: ¿La carga óptima de nitruro de boro en la grasa térmica de silicona es la misma para los rellenos de huecos? R: No: los rellenos de huecos se ubican entre un 5% y un 10% en volumen más bajo, entre un 35% y un 45% en volumen, porque deben fluir hacia una cavidad de 1 a 3 mm a baja presión. Una formulación de grasa movida a un dispensador diseñado para rellenar huecos dejará sin agua la bomba.

P: ¿Coincide el porcentaje de carga de relleno de nitruro de boro publicado frente a los conjuntos de datos de conductividad térmica? R: En raras ocasiones, y el motivo suele ser % en peso frente a % en volumen, o embalaje unimodal frente a bimodal. Pregunte por la base, la densidad utilizada y el método de prueba antes de comparar dos curvas.

P: ¿Qué cambios hay en la viscosidad del compuesto epoxi de nitruro de boro al 40 por ciento en volumen? R: Cae a aproximadamente 25–40 Pa·s contra 55 para la silicona, porque la base epóxica es más delgada y el agente de acoplamiento cambia la humectación, y la vida útil se acorta a medida que el relleno aumenta la temperatura de la mezcla. XHT cotiza directamente de fábrica en 1 kg, 25 kg y 1 t, suministra ventanas D50 personalizadas para mezclas bimodales y ofrece grados OEM con tratamiento de superficie, con un descuento en el precio al por mayor a partir de 100 kg. Los compradores que comparen transportistas también pueden revisar la fabricación de líneas de materiales electrónicos especiales en la misma visita al sitio.

Solicite la curva, no la hoja de datos

Envíe el techo de viscosidad de su dispensador y el objetivo k, y XHT le devolverá una recomendación de carga con la curva medida detrás: cinco puntos del 20 al 60 % en volumen, k y viscosidad en el mismo lote. Jiangsu Xinhetong New Material Technology Co., Ltd. envía muestras de evaluación de 1 kg en grado de producción para que la curva se transfiera a su línea.