3M™ Boron Nitride  Cooling Fillers 
보론 나이트라이드 쿨링 필러
3M_로고.png
3M™ Boron Nitride  Cooling Fillers 
보론 나이트라이드 쿨링 필러
 
높은 열전도도와 전기절연성, 전자 부품의 핵심 원료
​전자시장은 더 작고 가벼우며 고성능인 제품을 추구합니다. 이에 따라  생산되는 밀집된 회로와 고성능 장치는 열 발생량이 많으며, 이를 단시간에 방출해야 합니다. 
다양한 디자인과 경량화를 위해 사용되는 플라스틱은 열 전달에 한계가 있습니다. 
3M™의 신소재 세라믹 필러인 BNCF(Boron Nitride Cooling Filler)는 전기 절연성에 영향을 끼치지 않으며 열 전도성을 개선하는 제품입니다.
​
보론 나이트라이드: "화이트 그라파이트"
육방정계 보론 나이트라이드(hBN)는 높은 종횡비(2:1에서 30:1까지)를 가지며 흑연과 유사한 구조를 가진 합성 소재입니다. 흑연과 달리 3M 보론 나이트라이드는 순백색이며 전기 전도성이 없습니다.
3M 보론 나이트라이드 쿨링 필러의 입자 형상과 조성은 더 나은 열 전달 및 방열을 위해 특별히 설계되었습니다. 이러한 열 전달 및 방열은 아래 그림과 같이 소재 등급(판상, 플레이크, 응집체)의 방향에 따라 영향을 받습니다.
열 전도성

“화이트 그라파이트”라 불리는 육각구조의 BN은 그라파이트와 유사한 구조를 가진 합성물질입니다. 
3M™ BNCF의 입자 구조와 구성은 열 전달 및 열 방출이 우수하도록 만들어졌습니다. 
BN의 열 전도성은 수평 방향으로 약 400W/m·K로, 기존 제품에 첨가시 열전도성을 최대 약 75배 개선할 수 있습니다. 
BN_열_전도도.png
In-plane (x-y) heat dissipation
3M 보론 나이트라이드 쿨링 필러는 쉽게 정렬되고 "브리지"를 형성하여 수평 또는 수직 방향으로 열을 전달하도록 설계되었습니다.

Through-plane (z) heat transfer 
이러한 일반적인 방향은 다양한 제형 및 가공 기술을 사용하여 달성됩니다.


BN_열전도도_그래프.png
열전도도

플라스틱의 열전도도는 필러의 양과 기본 폴리머 매트릭스의 고유 전도도에 의해 제한됩니다. 예를 들어, 구형 알루미나를 사용하면 열전도도를 최대 3.5 또는 4 W/m•K까지 높일 수 있습니다.
그러나 3M 질화붕소 냉각 필러로 충전된 화합물은 우수한 가공 특성을 유지하면서 최대 15 W/m•K의 전도도 수준에 도달할 수 있습니다.
​
  1. 2mm 샘플에 대한 ASTM E 1461/DIN EN 821에 따른 레이저 플래시 측정. 제품 사양서 작성용이 아닙니다.
전기절연성

흑연과 같은 전기 전도성 첨가제를 사용할 경우 일반적으로 추가적인 절연층이 필요합니다. 이러한 절연층은 부품의 크기와 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 효율적인 열 전달을 방해하는 요인이 됩니다.
전기 절연 열 필러를 사용하면 이러한 절연층을 사실상 제거할 수 있습니다. 다른 세라믹 필러에 비해 전기 저항률이 가장 높은 3M 질화붕소 냉각 필러는 높은 열전도도를 달성하는 동시에 충전된 화합물의 전기 절연성을 유지하거나 향상시키는 데 도움을 줍니다.
​
​Material
Dielectric Properties (Ω·cm)
Dielectric Properties (kV/mm)
보론 나이트라이드
 >10¹⁵
 >67
Al₂O₃(산화 알루미나)
​ >10¹² – 10¹⁵
17–40
​AIN (알루미늄 나이트라이드)
 >10¹² – 10¹³ 
16–20

보론 나이트라이드는 높은 절연강도와 breakdown voltage로 전기절연성을 유지 혹은 증진합니다. 제품 제작 시 부수적인 절연층을 제거 할 수 있어 비용절감 및 경량화에 도움이 됩니다. 
Electrical Resistance 
 >10¹⁵ Ohm*cm
Dielectric Constant
3.9
저밀도

동일한 열전도도를 달성하려면 미네랄 또는 산화물 기반 필러에 비해 훨씬 낮은 중량 비율의 보론 나이트라이드가 필요합니다. 결과적으로, 동일한 함량의 3M 보론 나이트라이드 충전 컴파운드는 밀도가 더 낮습니다.

예를 들어, Al₂O₃-PA66 컴파운드(2.3kg/L)는 3M BN-PA66 컴파운드(1.4kg/L)보다 1.6배 더 무겁습니다. 3M 보론 나이트라이드의 낮은 밀도는 가공을 개선하고 최종 부품 무게를 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
​
열전도성 필러의 밀도(사양 목적 아님)
Filler
Density (g/cm³)
Al₂O₃(산화 알루미나)
​3.99
​AIN (알루미늄 나이트라이드)
3.26
Minerals (e.g. Al₂SiO₅)
3.60
3M Boron Nitride Cooling Fillers
2.25
Processing and optical properties
항목3M 보론 나이트라이드 쿨링 필러 (BN CF)산화알루미늄 (Al₂O₃)알루미늄 나이트라이드 (AlN)
원재료
•적은 필러 사용량으로 열전도 달성 가능 → 원재료 절감
•낮은 밀도, 가벼움		•원하는 열전도율 달성을 위해 더 많은 필러 필요
•높은 밀도, 무거움		•원하는 열전도율 달성을 위해 더 많은 필러 필요
•중간 밀도, 중간 무게
가공성
•높은 열전도율 덕분에 사이클 타임 및 라인 속도 향상
•공정 장비 마모 없음		•입자가 매우 단단하여 공정 장비 마모 유발•입자가 매우 단단하여 공정 장비 마모 유발
점도 (열전도율 2 W/m·K 기준)
•낮은 컴파운드 점도
•Platelet(판상)보다 Flake(조각)나 Agglomerate(덩어리) 형태가 낮은 점도 제공		•많은 필러 사용량으로 인해 중간 정도 점도
•구형 Al₂O₃는 벌크형 Al₂O₃보다 점도가 낮음		•많은 필러 사용량으로 인해 중간 정도 점도
반사율
•LED용으로 높은 반사율 제공•LED용 반사율 낮음•LED용 반사율 낮음
시스템 비용 절감
  1. 3M™ 보론 나이트라이드 쿨링 필러를 사용하면 제조비용을 줄일 수 있습니다. 
  2. 보론 나이트라이드 쿨링필러는 일반적인 컴파운딩, 압출, 사출 장비로 공정이 가능하며, 밀도가 낮아 냉각 및 제조시간을 단축시켜줍 니다. 
  3. 또한, 열 특성과 전기 절연성을 기능적으로 통합하 기 때문에 히트싱크(heat sink), 팬(fan), 알루미늄 호일 등을 사용할 필요가 없어집니다. 
  4. 덕분에 더 간단하고 조밀하게 모듈을 생산할 수 있으며, 원하는 디자인으로 제품을 제작할 수 있습니다. 
보론 나이트라이드 쿨링 필러의 용도
  1. 방열 및 절연 계면물질(TIM) - 포일, 패드, 코팅도료 등 
  2. 배터리 및 모터 하우징 - 전기차, 하이브리드차 
  3. LED, OLED 점등장치 케이싱 
  4. PCB 기판
  5. 히트싱크 (Heat sink)
3M™ Boron Nitride Cooling Filler Portfolio
3M_BN.png
3M™ Boron Nitride Cooling Filler
Powder Characteristics
(Not for specification purposes)
3M Boron Nitride Cooling Filler Grade
Filler Type
Particle Size Distribution
d(0.1) μm
Particle Size Distribution
d(0.5) μm
Particle Size Distribution
d(0.9) μm
Particle Size Distribution
d(0.97) μm
Bulk Density,
Scott (g/cm³)
Bulk Density,
DIN (g/cm³)
Surface Area
(m²/g)
CFP 001Platelets
n.a.
0.5**0.8**n.a.<  14
n.a.
<  30
CFP 0031 ~22 ~58.5 ~ 22.5n.a.
<  0.15
n.a.
<  18
CFP 0061.5 ~ 34.5 ~ 810 ~ 20n.a.
<  0.2
n.a.
<  8.5
CFP 007HS1.5 ~ 35 ~ 8
10 ~ 20n.a.
<  0.22n.a.
<  5.5
CFP 00752 ~ 3.56 ~ 8.512 ~ 25n.a.
<  0.22
n.a.
<  5.5
CFP 0092 ~ 3.56 ~ 1214 ~ 32n.a.
<  0.22
n.a.
<  5.5
CFP 0122 ~ 4.58 ~ 1420 ~ 40n.a.
<  0.25n.a.
<  4.5
CFP 012P*
65 ~ 120125 ~ 190200 ~ 300n.a.
​n.a.
0.3 ~ 0.55<  3.5
CFA 50M*
​Agglomerates
5 ~ 1015 ~ 3035 ~ 70n.a.
​n.a.
0.1 ~ 0.4<  3.5
CFA 75*5 ~ 16​25 ~ 55
75 ~ 115n.a.
n.a.
0.25 ~ 0.4​<  3.5
CFA 100*10 ~ 3550 ~ 8095 ~ 145n.a.
n.a.
0.3 ~ 0.4<  3.0
CFA 150*20 ~ 80120 ~ 200240 ~ 360n.a.
n.a.
0.3 ~ 0.55<  3.0
CFA 250S*8 ~ 2040 ~ 100120 ~ 210n.a.
n.a.
0.3 ~ 0.6<  4.5
​CFF 500-3*
Flakes
140 ~ 260300 ~ 530​n.a.
n.a.
n.a.
0.25 ~ 0.5<  7.5
CFF 200-3*5 ~ 120140 ~ 240n.a.<  450
n.a.
0.3 ~ 0.6<  10
CFF 500-15*20 ~ 150160 ~ 240n.a.n.a.
n.a.
0.5 ~ 0.7<  3.0
CFF 20-15*5 ~ 5565 ~ 210​n.a.
<  450
n.a.
0.5 ~ 0.75<  3.0
ASTM B329/ISO 3923-2(Scott 밀도) 및 ISO 23145-2(DIN 밀도)에 따라 결정된 벌크 밀도
레이저 광 산란으로 측정한 입자 크기 분포(Mastersizer 2000, 에탄올 분산)

* 레이저광산란법으로 측정한 입자크기분포(Mastersizer 2000, 건조, 0.1bar)
** SEM 사진을 통해 결정된 데이터
*** 50-100μm의 연성 응집체를 포함할 수 있습니다.
보론_나이트라이드_파우더_1.png
보론 나이트라이드 쿨링 필러

절연성과 열전도성을 동시에 갖춘 고기능성 세라믹 소재
​
보론 나이트라이드(Boron Nitride, BN)는 육방정계 구조를 가지는 질소화합물로, 우수한 전기 절연성, 높은 열전도성, 내열성, 그리고 화학적 안정성을 동시에 갖춘 고기능성 무기 소재입니다.

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제품문의
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