예를 들어 전력 부품을 방열판에 접착하는 등 PTFE 테이프가 열을 발산해야 하는 경우 접착층은 열을 전달하고 단단히 고정하는 두 가지 작업을 동시에 수행해야 합니다. 열 전도성 필러(알루미나, 질화붕소 등)를 추가하면 열 전도성이 향상되지만 거의 항상 접착력이 감소합니다.
문제는 끈적임을 최소화하면서 열 전달을 최대화하는 것입니다 . 대답은 입자 크기, 입자 모양 및 로딩 비율의 세 가지 필러 매개변수에 있습니다.
Aokai PTFE는 열 전도성을 개발했습니다. PTFE 테이프 . 전자 및 산업 분야용 이 기사에서는 입자 크기, 형태 및 로딩이 균형에 어떻게 영향을 미치는지, 그리고 최상의 균형을 위해 공식화하는 방법에 대해 설명합니다.
입자 크기 - 미세한 것과 거친 것의 균형
입자 크기는 필러가 열전도 네트워크를 얼마나 잘 형성하고 접착제가 결합 표면을 얼마나 잘 적시는지를 결정합니다.
1. 미세 입자(나노에서 서브미크론까지)
열 효과: 표면적이 크면 입자 간 접촉 지점이 많아지지만 계면 열 저항(포논 산란)도 높아집니다. 심한 응집으로 인해 전도성 향상이 제한됩니다.
접착 효과: 미세한 입자가 다량의 수지와 점착제를 흡수하여 접착제를 경화시킵니다. 초기 점착력이 급격히 떨어집니다. 유동성이 감소하고 표면 에너지가 낮은 PTFE 기판의 습윤성이 감소합니다 → 박리 강도가 낮습니다.
평결: 단독으로 사용되는 경우는 거의 없습니다. 초미세 필러는 열 이득이 미미하지만 접착력이 손상됩니다.
2. 거친 입자(미크론~수십 미크론)
열 효과: 접촉점이 적지만 개별 열 전도 경로가 길어집니다. 접착제 두께 방향을 따라 촘촘하게 쌓으면 평면 통과 전도성이 우수합니다.
접착 효과: 낮은 표면적으로 수지를 덜 흡수하여 접착의 부드러움을 유지합니다. 그러나 입자가 접착층과 같거나 그보다 두꺼우면(일반적으로 25-100μm) 테이프 표면이 거칠어지고 효과적인 접착 영역이 줄어들며 응력 집중 지점이 생성됩니다.
평결: 주요 전도성 골격으로 사용되지만 크기는 접착제 두께보다 작아야 합니다.
3. 솔루션 - 바이모달 블렌딩
거친 입자와 미세한 입자를 특정 비율로 혼합합니다. 미세한 입자가 거친 입자 사이의 공극을 채워 최밀 충전을 달성합니다. 동일한 총 필러 로딩으로 바이모달 그레이딩은 입자 접촉점을 증가시키거나(더 나은 전도성), 또는 더 적은 총 필러 로 목표 전도성에 도달하여 접착력을 유지하기 위해 더 많은 연속 수지 상을 남깁니다.
Aokai PTFE 권장 사항 : 50μm 두께의 접착층에는 20-30μm의 거친 입자와 1-5μm의 미세 입자를 혼합하여 사용하십시오. 이러한 이중 모드 접근 방식은 속성의 균형을 맞추는 핵심입니다.
입자 형태학 – 모양이 매우 중요합니다
비구형 필러는 코팅 및 건조 중에 정렬되어 평면 통과(Z 방향) 열 전도성 및 접착력에 영향을 미칩니다.
1. 구형 또는 준구형 필러(예: 구형 알루미나)
열 효과: 등방성. 입자는 두께 방향을 따라 쉽게 쌓이므로 평면을 통한 열 방출에 좋습니다.
접착 효과: 매끄러운 표면이 수지 흐름을 방해하지 않습니다. 차가운 흐름과 표면 습윤을 유지합니다. 동일한 하중을 가한 모든 형태 중에서 구체는 최고의 접착력, 특히 초기 고정력을 유지합니다.
균형 장점: 전반적인 호환성이 가장 좋습니다. 접착 손실을 최소화하면서 Z축 열 이득을 극대화합니다.
2. 벗겨지는 필러(예: 질화붕소, 그래핀)
열 효과: 높은 종횡비는 우수한 평면 내 전도성을 제공하지만 플레이크는 기판에 평행하게 정렬되어 평면 통과 개선이 거의 제공되지 않습니다. 수직 열 전달이 필요한 PTFE 테이프에는 적합하지 않습니다.
접착 효과: 플레이크는 칸막이 필름처럼 작용하여 플라스틱 흐름을 차단하고 초기 점착력을 대폭 줄입니다. 날카로운 모서리는 응력 집중을 유발하여 박리 강도를 감소시킵니다.
밸런스 단점: Z 방향 열 요구 사항에 적합하지 않고 고유한 끈적임이 심각하게 손상됩니다. 주요 필러로 권장되지 않습니다.
3. 섬유질 또는 불규칙한 필러
열 효과: 높은 종횡비는 낮은 부하에서도 전도성 네트워크를 구축할 수 있습니다.
접착 효과 : 접착 점도를 대폭 높이고, 기계적 맞물림을 통해 PSA를 경화시켜 끈적임을 파괴합니다. 날카로운 모서리는 접착제-PTFE 인터페이스를 손상시킵니다.
평결: 주요 필러로 거의 사용되지 않습니다. 보조 브리징 재료로 약간만 추가되었습니다.
필러 로딩 - 퍼콜레이션 스위트 스팟 찾기
필러 로딩이 증가함에 따라 열전도율은 처음에는 천천히 상승한 다음 삼출 임계값 에서 급격하게 점프한 다음 안정 상태를 유지합니다. 그러나 접착력은 지속적으로 감소합니다.
1. 낮은 로딩(<30vol%)
필러는 연속적인 수지 매트릭스에 고립된 섬입니다. 열전도율은 거의 향상되지 않습니다. 접착력은 순수한 PSA에 가깝습니다. 고정 보존을 위한 안전 구역이지만 열 이득은 무시할 수 있습니다.
2. 중간에서 높은 로딩(30-60vol%) - 임계 창
입자가 접촉하여 전도성 경로를 형성하기 시작합니다. 열전도율이 기하급수적으로 증가합니다. 한편, 연속적인 수지 매트릭스는 단편화됩니다. 접착제가 부서지기 쉽습니다. 초기 점착력과 박리 강도가 급격히 떨어집니다.
이것이 최적화 영역입니다. 목표는 퍼콜레이션 임계값의 낮은 끝 에서 작동하는 것입니다 . 즉, 열 사양을 충족할 만큼 충분히 높고 허용 가능한 접착력을 위해 연속 수지 단계를 유지할 만큼 충분히 낮습니다.
3. 초고부하(>60vol%)
밀도가 높은 입자 패킹으로 인해 열 획득 속도가 느려집니다(고원). 수지는 모든 공백을 채울 수 없습니다. 공극이 형성됩니다. 접착제는 건조하고 부서지기 쉬우며 거의 점착성이 없습니다. 테이프는 깨지기 쉬운 열 필름이 됩니다. 재산 잔액이 완전히 손실됩니다.
PTFE 테이프(실리콘 PSA)에 대한 특별 참고 사항: 실리콘은 아크릴보다 응집 에너지가 낮고 필러 호환성이 낮습니다. 이는 더 낮은 최대 필러 로딩을 허용합니다. 너무 많이 채우면 접착제가 분쇄됩니다.
Aokai PTFE 경험적 데이터 : 실리콘 PSA에 포함된 구형 알루미나의 경우 삼출 임계값은 대략 35-45vol%입니다. 최적의 균형은 이중 모드 분포를 통해 약 40-45vol%에 도달합니다. 55vol%를 초과하면 대부분의 응용 분야에서 접착력이 허용되지 않습니다.
요약 – 삼위일체 균형 공식
PTFE 고온 접착 테이프에서 안정적인 열 전도-접착 균형을 얻으려면:
구형의 거친 입자 (20-30μm)를 주요 전도성 골격으로 사용합니다. 접착 손실을 최소화하면서 평면 통과 전도성을 제공합니다.
미세 입자 (1-5μm)를 추가하여 이중 모드 분포를 만듭니다. 빈 공간을 채우고 필요한 총 필러를 줄이며 수지 매트릭스를 보존합니다.
총 필러 로딩량을 삼출 임계값의 중간 범위 (실리콘 PSA의 구형 알루미나의 경우 약 40-45vol%)로 유지합니다.
벗겨지거나 섬유질이 있는 충전재를 5wt% 미만으로 제한하십시오. 이는 점착성을 손상시키고 평면 통과 이점을 거의 제공하지 않습니다. 필요한 경우
그 결과 실제로 접착되고 지속되는 열전도성 PSA 테이프가 탄생했습니다.
Aokai PTFE는 이 이중 구형 필러 전략을 사용하여 열 전도성 PTFE 테이프를 제조합니다. 우리는 귀하의 응용 분야에 맞게 열 전도성과 접착 수준을 맞춤화할 수 있습니다.
최종 테이크아웃
PTFE 접착 테이프의 열 전도성을 개선하면 항상 접착력이 저하됩니다. 최상의 절충안은 구형 입자 + 이중 모드 크기 분포 + 삼출 직전 로딩 에서 비롯됩니다 . 응용 분야에 특별히 면내 전도성이 필요하고 낮은 점착성을 견딜 수 있는 경우가 아니면 플레이크와 섬유를 피하십시오.
방열을 통한 고성능 접착을 위해서는 열 전도성 PTFE 테이프가 입증된 솔루션입니다. 에 문의하십시오 . Aokai PTFE 귀하의 열 및 박리 요구 사항에 맞는 제제에 대해서는
