ソフトサーマルパッド

ソフトタイプのサーマルパッドはどのように機能するのですか？

デバイス内の発熱部品とヒートシンクの間に配置すると、柔らかい 熱界面材料（TIM） 柔らかいヒートシンク用サーマルパッドは表面にぴったりと密着し、しっかりと接続します。これらのパッドは、部品表面の目に見えにくい凹凸を埋め、空気を押し出します。.

熱伝導率の低い空気層を排除することで、これらの低熱抵抗パッドは効率的な熱伝達経路を作り出し、高温領域から低温表面への熱の流れを可能にします。パッド内部では、熱伝導性の高い充填材が相互に連結して連続的なネットワークを形成し、熱伝導効率をさらに高めています。. 

ソフトサーマルパッドの種類

シリコンベースのソフトサーマルパッド

柔らかさと優れた弾力性

シリコンベースのソフトサーマルパッドは、一般的にショア硬度10～80で、優れた圧縮性を備えています。一部のモデルは、元の厚さの半分まで簡単に圧縮できます。その柔らかさのおかげで、凹凸のある表面や粗い接触面にもぴったりとフィットし、余分な空気を押し出すことで、より効率的な熱伝導経路を作り出します。.

デバイスの隙間のサイズや形状に組み立て誤差が大きい場合、または隙間が比較的不均一な場合は、シリコンベースの熱伝導性隙間充填パッドの方が適しています。.

広い温度範囲

シリコンベースを採用することで、サーマルパッドは一般的に-60℃から+200℃の温度範囲で優れた柔軟性を維持します。機器の低温起動時、連続高温動作時、または繰り返しの温度サイクル時に安定した放熱性能を維持したい場合は、柔軟性のあるシリコンベースのサーマルパッドを選択するのが賢明です。.

柔軟性のあるシリコン製サーマルパッドは、温度変化や長時間の使用による劣化やひび割れに強く、熱伝導性を向上させます。このような損傷は接触面を引き裂き、熱伝達を弱める原因となります。.  

また、温度変化の際にデバイスのプリント基板、筐体、その他の部品をある程度保護し、故障のリスクを低減します。.

幅広いモデル展開と成熟した処理技術

シリコン系ソフトサーマルパッドは、広く使用されているサーマルパッドであり、確立された製造・加工技術を特徴としています。既存のシリコン系ソフトサーマルパッドのラインナップから、プロジェクトに最適なモデルを簡単に選択できるほか、ダイカット部品や特殊なタイプのサーマルパッドをカスタマイズすることも可能です。.

シリコーン系ソフトサーマルパッドの用途

• 家電： シリコンベースのソフトサーマルパッドは、その優れた適合性のおかげで、LEDやLCDなどの様々な機器において、筐体への熱伝達効率を向上させるために使用されています。.
• 通信機器およびデータ機器： これらは、ルーター、サーバー、またはストレージデバイス内部の熱をヒートシンクまたは金属製筐体へ伝達するのに役立ちます。.
• 自動車産業： 電子制御ユニット（ECU）、ADASモジュール、車両照明、センサーシステムにおいて、シリコンベースの軟質サーマルパッドは放熱において重要な役割を果たしている。.
• 電力システム： 従来からの用途として、シリコンベースのソフトサーマルパッドは、機器内のMOSFET、IGBT、パワー半導体、コンバータなどの部品から熱を放散するだけでなく、安定した電気的絶縁を維持するのにも役立ちます。.
• 産業機器： これらは、産業用コンピュータ、自動化システム、その他の密閉型電子機器に使用できます。空気の流れが限られた環境において、効果的な放熱ソリューションを提供します。.
• バッテリーおよびエネルギー貯蔵システム： これらのサーマルパッドは、システム内の寸法公差を補正し、広い接触面積全体にわたってより均一な熱伝達を確保することができます。.

シリコン不使用のソフトサーマルパッド

シリコンフリー基板

これらの柔らかい熱伝導パッドは通常、アクリルエラストマー、ポリウレタン、TPE、その他の非シリコーンポリマーなどの材料をマトリックスとして使用し、シリコーンマトリックスの代わりに隙間を埋め、熱伝導性を提供します。.

シリコン製サーマルパッドほど柔軟性や適合性はないものの、これらの代替品はシリコンの使用が制限されているプロジェクトの仕様に完全に適合します。ただし、これらが完全にシリコンフリーではない点には注意が必要です。.

低ガス放出・低抽出物

非シリコーン製の軟質サーマルパッドは、デリケートな部品の長期的な汚染に起因する機器の故障やアフターサービスのリスクを効果的に低減します。従来のシリコーン製サーマルパッドによく見られるシリコーンオイルの移行やシロキサンの放出を大幅に抑制します。. 

さらに、これらのパッドは、材料の清浄度を確実に管理し、接着やその他の後処理工程を含む、その後の製品表面処理を安定させます。. 

非シリコン製ソフトサーマルパッドの用途

• ディスプレイパネル： 非シリコーン系の軟質サーマルパッドは、OLEDやLCDなどのディスプレイパネルの製造に広く使用されており、より安定した長期性能を実現することを可能にする。.
• 光学部品： 車載カメラ、標準カメラ、センサー向けには、シリコンオイルのにじみによるレンズの曇りや汚染を防ぐため、シリコン以外の柔らかいサーマルパッドが使用されています。. 
• 医療製品： 特定の医療用電子機器における材料安全要件のため、非シリコン製の柔らかい熱伝導パッドの使用が、必要な放熱ソリューションとなっている。.
• シリコンオイルに敏感な機器： 産業機器、通信機器、その他の機器において、シリコーンオイルの移行速度に関して特別な要件がある場合は、代替品としてシリコーン以外の素材を使用した柔らかい熱伝導パッドの使用を検討することをお勧めします。.

グラファイト／グラフェン複合材製ソフトサーマルパッド

より軽量でコンパクトに

グラファイトとグラフェンの複合材を使用したソフトサーマルパッドは、超薄型で超軽量です。材料の配合と熱流方向によっては、より薄い形状で高い熱伝導率を実現できます。そのため、内部空間の利用効率を最大限に高めたい、スペースに制約のあるデバイス設計に最適です。. 

優れた熱伝導性

グラファイトまたはグラフェン素材を使用することで、ソフトサーマルパッドは平面上での熱伝導効率が向上します。高出力デバイスや、厳しい熱管理基準が求められる製品において、これらのソフトサーマルパッドは非常に高い信頼性を発揮します。. 

これらの素材は、連続的な熱サイクル下でも安定した熱伝導率を維持し、デバイスの長期的かつ安定した放熱を保証します。.

方向性のある熱拡散 

これらのパッドは、従来のサーマルパッドに比べて大きな利点があります。それは、グラファイトとグラフェンの複合構造により、方向性のある熱伝達が可能になることです。局所的なホットスポットを持つデバイスの場合、パッドは部品表面にしっかりと密着し、より広い冷却領域に熱を分散させることで、面内方向の熱均一性を向上させます。. 

調整可能な導電率

ほとんどのグラファイトまたはグラフェン複合材製の軟質熱伝導パッドは導電性があるため、電気絶縁が必要な熱用途には通常使用されません。しかし、配合や製造プロセスを変更することで、この特性をある程度調整することができ、それによって一定の電気絶縁性を付与することが可能です。.

グラファイト/グラフェン複合材製ソフトサーマルパッドの用途

• 携帯型家電製品： グラファイトまたはグラフェン複合材製のソフトサーマルパッドは、スマートフォン、タブレット、超薄型ノートパソコン向けに、省スペースで高効率な熱管理ソリューションを提供します。.
• 小型電源装置： インバータ、モーターコントローラ、IGBT、およびMOSFETパワーモジュールにおいて、グラファイトまたはグラフェン複合材製のソフトサーマルパッドは、放熱効率の向上に役立つ。.
• 高密度電子モジュールと集中型熱源： CPU、GPU、ASIC、または熱源が集中しているその他のコンポーネントを含むデバイスの場合、これらのパッドは熱をより広い領域に分散させることができるため、より柔軟な熱設計オプションが可能になります。.

熱伝導性充填材が軟質熱パッドに及ぼす影響

セラミックフィラー

電気絶縁

一般的なセラミック充填材としては、酸化アルミニウム（Al₂O₃）、窒化ホウ素（BN）、および特定の特殊配合で使用される酸化マグネシウム（MgO）などがある。. 

セラミック充填材を添加することで、その絶縁特性により、セラミック製ソフトサーマルパッドは信頼性の高い誘電強度を確保し、電気伝導による機器の安全性への影響を防ぎます。.

機械的柔軟性

セラミック充填材を添加することでサーマルパッドの柔軟性は低下するものの、機器の隙間を埋めることは依然として可能である。.

熱伝導率を向上させる

セラミックを充填したソフトタイプのサーマルパッドは、従来のシリコン製サーマルパッドよりも高い熱伝導率を実現し、より厳しい熱性能基準を満たします。.

セラミック改質サーマルパッドは、高出力産業機器、パワーエレクトロニクス機器、および信頼性の高い絶縁を必要とするLED照明システムに適しています。高性能な放熱をサポートするため、シリコン系と非シリコン系の2種類が用意されています。.

グラファイト充填剤

グラファイト充填材は、軟質サーマルパッドに優れた熱伝導性と熱の流れを制御する能力を与えることができる。また、グラファイト充填材は軟質サーマルパッドの電気伝導性も向上させる点にも留意すべきである。.

軟質サーマルパッドに高い電気絶縁性は必要としないものの、より高い熱伝導性が求められる用途では、グラファイト充填材を含む製品の購入またはカスタマイズを検討すると良いでしょう。.

自分のデバイスに合ったソフトサーマルパッドの厚さを正しく選ぶにはどうすればよいですか？

デバイス構造

軟質サーマルパッドの厚さを選ぶ際には、まず発熱体とヒートシンクまたはハウジングの間の隙間の大きさを考慮する必要があります。厚すぎる軟質サーマルパッドは弾力性が制限され、組み立てが難しくなったり、両側に余分な圧力がかかったりする可能性があります。.

隙間が小さい場合は、薄型の柔らかいサーマルパッドを、隙間が大きい場合は、より厚みのある製品を選ぶことができます。.

応用

用途によって、サーマルパッドの厚さに対する要件は異なります。例えば、スペースが限られているノートパソコンでは、薄くて軽量な柔らかいサーマルパッドが必要です。一方、大型の機器では、より厚いサーマルパッドが必要になります。.

耐熱性要件

パッドが両方の接合面に完全に接触する場合、厚みが増すほど熱抵抗が高くなります。パッドの厚みが熱ギャップに合致したら、より薄いグレードを選択することで最高の熱伝達効率が得られます。適切な厚みを選択することで、コスト削減と資源の無駄遣いの回避にもつながります。.

参考データを使用し、製造元と連携する 

用途に適したソフトサーマルパッドの選択に迷う場合は、類似機器の実証データや関連文献を参照し、必要に応じてテストによって適切な厚さを確認してください。. 

また、ソフトサーマルパッドの製造元に相談することもできます。製造元は、デバイスの構造や要件に基づいて、適切な厚さを選択するお手伝いをしてくれます。.