放熱グリス

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シリンジに封入された放熱グリス

放熱グリス(ほうねつグリス、: Thermal grease)とは、CPUパワートランジスタなど発熱の激しい電子部品の冷却のためにヒートシンクやウォーターブロックなどの放熱器を取り付ける際、両者の接合部の微細な隙間を埋めて発熱素子から放熱器に至る熱抵抗を下げるためのグリスである。

概要[編集]

発熱体放熱器界面は、ミクロオーダーで見た場合、完全な密着性は得られていない。完全な平滑面を得る事は現代の技術を以ってしても不可能であるため、両者の界面には必ず空気層が出来てしまう。空気は断熱性が高いため、何も対策を行わない場合、放熱性能は著しく劣化してしまう。

グリスのような高粘度液体は、そういった微細な隙間を埋めるのに適切であるため専ら使用されるが、さらに伝熱性を向上させる目的で、熱伝導性の高い粒子を混ぜ込んだグリスを特に放熱グリスと呼ぶ。

組成[編集]

ベースとなるのは、常温からある程度の高温まで、あまり粘度の変化しない変性シリコーン等のグリスである。このグリスに、熱伝導率の高い金属あるいは金属酸化物の粒子(フィラー)を均一に分散させたものが放熱グリスである。

粒子として主に用いられるのはアルミ等の他に、アルミナ酸化マグネシウム窒化アルミなども用いられる。これらの単体、もしくは混合物を、それらの粒子直径に見合った分散方法を用いて分散させる。

塗布直後は軟らかいままだが、使用後時間が経過すると劣化し硬化することがある。そのため固形化したグリスに、接合する材質の線膨張係数の差によって亀裂が入る場合があり、放熱特性が劣化する場合がある。

使用方法[編集]

使用効果を上げるには塗布方法が重要である。成分などからグリス自体の熱伝導率を吟味選定した場合でも、塗布方法が不適切であれば十分な効果は得られない。

一般的な放熱グリスの使用方法は次のとおり。

  1. 部品の表面と放熱器の表面をきれいに保つ。
    シリコン表面の研磨は、粒径100nm以下のダイヤモンド炭化ケイ素の粒子を含有したペーストで行う。一般にはダイシングの前に行っておく。放熱器はアルミや銅で出来ているため、空気中では瞬時に表面酸化が起きるため、以下の作業は窒素パージした環境中で行う。
  2. 部品あるいは放熱器の接合部に、放射状に塗布する。
    X字に塗布するケースが多い。シリンジからの塗布では、ニードルを用い、定圧の得られるディスペンサーで行う。プログラムによって一定量の塗布を行うロボットディスペンサーを用いるのが一般的である。
  3. 部品と放熱器を接続。
    一般には上下を押さえつけるだけだが、特に高温が想定される自動車用途などでは、低温リフローによって確実な密着を確保する場合がある。

主要製造メーカー[編集]