電子機器はなぜ熱くなるのでしょうか?
電子機器は、ジュール熱という基本的な物理現象によって発熱します。ジュール熱とは、電流が導電性の材料を流れると、電子が原子と衝突し、電気抵抗によって熱が発生する現象です。
CPU、GPU、LED、電力コンバータなどの最新の高電力コンポーネントは、大量の熱エネルギーを放散します。
パフォーマンスと信頼性を維持するために、システムは熱管理を使用して温度を制御します。
冷却方法は大きく分けて以下の2つに分けられます。
パッシブ冷却：外部電源なしで自然な伝導、対流、放射を利用します。
アクティブ冷却: 熱除去率を高めるために動力システム (ファン、ポンプ) を採用しますが、エネルギーを消費し、複雑さが増します。
多くの場合、熱伝導性材料 (TIM) は、空気の隙間を熱伝導性材料に置き換えることで受動冷却効率を向上させ、熱抵抗を大幅に低減し、熱伝達を促進します。
電子機器はなぜ熱くなるのでしょうか?
電子機器は、ジュール熱という基本的な物理現象によって発熱します。ジュール熱とは、電流が導電性の材料を流れると、電子が原子と衝突し、電気抵抗によって熱が発生する現象です。
CPU、GPU、LED、電力コンバータなどの最新の高電力コンポーネントは、大量の熱エネルギーを放散します。
パフォーマンスと信頼性を維持するために、システムは熱管理を使用して温度を制御します。
冷却方法は大きく分けて以下の2つに分けられます。
パッシブ冷却：外部電源なしで自然な伝導、対流、放射を利用します。
アクティブ冷却: 熱除去率を高めるために動力システム (ファン、ポンプ) を採用しますが、エネルギーを消費し、複雑さが増します。
多くの場合、熱伝導性材料 (TIM) は、空気の隙間を熱伝導性材料に置き換えることで受動冷却効率を向上させ、熱抵抗を大幅に低減し、熱伝達を促進します。
組み立て中に何が起こりますか?
2つの表面を接合すると、微細な凹凸によって微小な空隙が生じます。これは、実際の表面が完全に滑らかではないためです。これらの空隙に空気が閉じ込められると、熱伝導率が非常に低くなり、接触熱抵抗が大幅に増加します。熱伝達を向上させるために、熱ギャップフィラー（TIM）がこれらの凹凸をより適切に埋めるために使用されます。
一般的なデバイスでは、熱源（例：チップ）と最終的なヒートシンクの間に複数のインターフェースが存在します。インターフェースの中には、はんだや接着剤などの永久的な接合で形成されるものもあります。
その他、ヒートシンクに機械的にボルトで固定された部品や、シャーシに接合されたモジュールなど、恒久的ではないものもあります。これらのインターフェースはすべて、全体的な熱経路に寄与するため、抵抗を最小限に抑えるように最適化する必要があります。
2つの表面を接合すると、微細な凹凸によって微小な空隙が生じます。これは、実際の表面が完全に滑らかではないためです。これらの空隙に空気が閉じ込められると、熱伝導率が非常に低くなり、接触熱抵抗が大幅に増加します。熱伝達を向上させるために、熱ギャップフィラー（TIM）がこれらの凹凸をより適切に埋めるために使用されます。
一般的なデバイスでは、熱源（例：チップ）と最終的なヒートシンクの間に複数のインターフェースが存在します。インターフェースの中には、はんだや接着剤などの永久的な接合で形成されるものもあります。
その他、ヒートシンクに機械的にボルトで固定された部品や、シャーシに接合されたモジュールなど、恒久的ではないものもあります。これらのインターフェースはすべて、全体的な熱経路に寄与するため、抵抗を最小限に抑えるように最適化する必要があります。
アプリケーションに適した熱伝導性材料
熱伝導性シリコーン
熱伝導性シリコーンは、優れた環境シール性も備えた、費用対効果の高い熱伝導性材料です。適度な熱伝導性が求められる用途、特に電気絶縁がそれほど重要でない用途に最適です。
これらのシリコーンは、押出成形品、ジョイント付きOリング、大型シート（例：380 mm × 508 mm）、精密ダイカット形状など、様々な形状で提供されています。利便性を高めるため、独自の超薄型感圧接着剤（PSA）層を付与することで、熱伝導性への影響を最小限に抑えています。
低圧縮時の熱抵抗が低いため、凹凸のある表面や公差の大きい表面にも良好に追従し、反発応力を最小限に抑えることで、組み立て時に繊細な電子機器にかかるストレスを軽減します。さまざまな隙間を埋めるのに最適で、機械的な完全性を損なうことなく、信頼性の高い熱伝達を実現します。
グラファイトシート
グラファイトシートは、一般的に
- 超高熱伝導率:面内伝導率は約 150 ～ 1500 W/m·K の範囲で、多くの金属よりも優れています。
- 化学的および熱的安定性:高純度炭素で作られており、-40℃から+400℃まで安定しており、腐食に耐性があります。
- 柔軟性と適合性:薄く、曲げやすく、平面や曲面に簡単に適合します。
- 軽量:従来の金属ヒートスプレッダーよりもはるかに軽量で、アルミニウムよりも約 25%、銅よりも約 75% 軽量です。
- 低い面内伝導率:横方向の熱拡散を制限し、高温ゾーンの冷却を集中させ、隣接するコンポーネントを保護します。
- 高い異方性比:面内導電性と面貫通導電性の比率によって有効性が決まります。比率が高いほど、方向制御が強力になります。
異方性サーマル 導電性 複合 シート
異方性熱伝導複合シートは、主に一方向（平面内、Z軸）に熱を伝導し、面内（XおよびY）方向への熱拡散を抑制するように設計されたTIMです。この設計により、CPUや電源モジュールなどの高温部品から熱をヒートシンクに直接導き、横方向の熱が近隣の敏感な部品に影響を与えることを防ぎます。
高い面内伝導率:熱源から冷却構造まで高速の熱「経路」を提供します。ポリマーベースのバージョンでは約 3～20 W/m·K の範囲で、繊維またはグラファイト配向複合材では 50 W/m·K を超えることがあります。
カスタマイズされた熱管理:ボードを過熱せずに垂直方向の熱流を最大化する必要がある高密度に詰め込まれた電子機器、3D スタック チップ、または電源モジュールに最適です。
グラファイト銅メッシュ
グラファイト銅メッシュは、連続銅メッシュとグラファイトを融合したハイブリッド複合材で、銅の優れた導電性とグラファイトの潤滑性および熱安定性を組み合わせることで、耐久性のある高性能材料を形成します。
- 高い導電性:銅メッシュは低抵抗の経路を提供し、効率的な電流の流れを可能にします。
- 自己潤滑性:グラファイトは固体潤滑剤として機能し、摺動接触または可動接触における摩擦と摩耗を軽減します。
- 耐摩耗性:銅ネットワークとグラファイトを併用すると、グラファイト単独や他の複合材料よりも優れた耐久性が得られます。
- 熱効率:銅とグラファイトはどちらも、摩擦や電流によって発生する熱を放散するのに役立ちます。
- 構造的に堅牢:メッシュ構造により、継続的な機械的および電気的完全性が保証され、時間の経過とともにパフォーマンスが向上します。
信頼性の高い導電性、耐摩耗性、自己潤滑性が不可欠なフレキシブル電子機器、センサー、スライド接点、高性能モジュールに最適です。
熱伝導性シリコーン
熱伝導性シリコーンは、優れた環境シール性も備えた、費用対効果の高い熱伝導性材料です。適度な熱伝導性が求められる用途、特に電気絶縁がそれほど重要でない用途に最適です。
これらのシリコーンは、押出成形品、ジョイント付きOリング、大型シート（例：380 mm × 508 mm）、精密ダイカット形状など、様々な形状で提供されています。利便性を高めるため、独自の超薄型感圧接着剤（PSA）層を付与することで、熱伝導性への影響を最小限に抑えています。
低圧縮時の熱抵抗が低いため、凹凸のある表面や公差の大きい表面にも良好に追従し、反発応力を最小限に抑えることで、組み立て時に繊細な電子機器にかかるストレスを軽減します。さまざまな隙間を埋めるのに最適で、機械的な完全性を損なうことなく、信頼性の高い熱伝達を実現します。
グラファイトシート
グラファイトシートは、一般的に
- 超高熱伝導率:面内伝導率は約 150 ～ 1500 W/m·K の範囲で、多くの金属よりも優れています。
- 化学的および熱的安定性:高純度炭素で作られており、-40℃から+400℃まで安定しており、腐食に耐性があります。
- 柔軟性と適合性:薄く、曲げやすく、平面や曲面に簡単に適合します。
- 軽量:従来の金属ヒートスプレッダーよりもはるかに軽量で、アルミニウムよりも約 25%、銅よりも約 75% 軽量です。
- 低い面内伝導率:横方向の熱拡散を制限し、高温ゾーンの冷却を集中させ、隣接するコンポーネントを保護します。
- 高い異方性比:面内導電性と面貫通導電性の比率によって有効性が決まります。比率が高いほど、方向制御が強力になります。
異方性サーマル 導電性 複合 シート
異方性熱伝導複合シートは、主に一方向（平面内、Z軸）に熱を伝導し、面内（XおよびY）方向への熱拡散を抑制するように設計されたTIMです。この設計により、CPUや電源モジュールなどの高温部品から熱をヒートシンクに直接導き、横方向の熱が近隣の敏感な部品に影響を与えることを防ぎます。
高い面内伝導率:熱源から冷却構造まで高速の熱「経路」を提供します。ポリマーベースのバージョンでは約 3～20 W/m·K の範囲で、繊維またはグラファイト配向複合材では 50 W/m·K を超えることがあります。
カスタマイズされた熱管理:ボードを過熱せずに垂直方向の熱流を最大化する必要がある高密度に詰め込まれた電子機器、3D スタック チップ、または電源モジュールに最適です。
グラファイト銅メッシュ
グラファイト銅メッシュは、連続銅メッシュとグラファイトを融合したハイブリッド複合材で、銅の優れた導電性とグラファイトの潤滑性および熱安定性を組み合わせることで、耐久性のある高性能材料を形成します。
- 高い導電性:銅メッシュは低抵抗の経路を提供し、効率的な電流の流れを可能にします。
- 自己潤滑性:グラファイトは固体潤滑剤として機能し、摺動接触または可動接触における摩擦と摩耗を軽減します。
- 耐摩耗性:銅ネットワークとグラファイトを併用すると、グラファイト単独や他の複合材料よりも優れた耐久性が得られます。
- 熱効率:銅とグラファイトはどちらも、摩擦や電流によって発生する熱を放散するのに役立ちます。
- 構造的に堅牢:メッシュ構造により、継続的な機械的および電気的完全性が保証され、時間の経過とともにパフォーマンスが向上します。
信頼性の高い導電性、耐摩耗性、自己潤滑性が不可欠なフレキシブル電子機器、センサー、スライド接点、高性能モジュールに最適です。
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