シリコン製サーマルパッド vs 非シリコン製サーマルパッド：その違いとは

シリコーンサーマルパッドは通常、ポリマーマトリックスとしてシリコーンエラストマーを使用しています。そのマトリックス中には、熱伝導性のセラミックフィラーが分散しています。シリコーンはパッドに柔軟性、耐熱性、密着性、および安定した弾性挙動をもたらします。これは、柔らかいサーマルギャップパッドにおいて最も一般的な材料プラットフォームです。.

ノンシリコーンサーマルパッドは、アクリル、ウレタン、またはその他の独自のエラストマーなど、別のポリマー系を使用しています。その主な目的は、シリコーン系成分をアセンブリ内に持ち込むことなく熱を伝達することです。技術者は、光学部品、電気接点、センサー、ストレージデバイス、コーティング工程、またはその他のシリコーンの影響を受けやすい場所の近くでこれを使用するように指定することがよくあります。.

どちらのタイプが普遍的に優れているわけではありません。シリコーンパッドは通常、柔らかさ、厚さの選択肢、熱性能、耐熱性の最も幅広い組み合わせを提供します。ノンシリコーンパッドは、シリコーンオイルの移行、揮発性シロキサン、表面汚染、または後続工程への適合性が現実的なリスクとなる場合に価値を発揮します。最終的な決定は、ポリマー名だけで決めるのではなく、テストされた熱インピーダンス、圧縮荷重、動作環境、電気的要件、および経年変化性能に基づいて下されるべきです。.

シリコーンサーマルパッド vs 非シリコーンサーマルパッド 比較

以下の表は、有用な第一段階の比較を提供するものです。これはスクリーニングツールであり、実際のスタックアップでパッドをテストすることの代わりにはなりません。.

最も重要な点は、「シリコーン」という言葉はマトリックスを表しているのであって、パッドの総合的な性能を表しているわけではないということです。2つのシリコーンパッドの間でも、硬度、充填剤の含有量、オイルブリード、熱インピーダンス、耐久性は大きく異なる可能性があります。非シリコーンパッドの2つについても同様です。.

シリコーンサーマルパッドは何から作られていますか？

A シリコンサーマルパッド 複合材料です。シリコーンエラストマーが柔軟なネットワークを形成し、セラミックフィラーが熱の通り道を作ります。マトリックスとフィラーが一体となって、熱伝導率、硬度、密度、引裂き強さ、および圧縮力を決定します。フィラーを高充填することで熱伝導率を向上させることができますが、同時にパッドが硬くなり、表面のうねりへの追従性が低下する可能性もあります。.

シリコーンがサーマルギャップパッドに広く使用されている理由

シリコーンエラストマーは、実用的な温度範囲にわたって柔軟性を維持することができる。低硬度で優れた復元性を持つように配合することが可能である。また、高レベルのセラミックフィラーを配合することもできる。この特性の組み合わせにより、シリコーンは、発熱部品とヒートシンク、コールドプレート、金属製筐体、または構造用シャーシとの間のミリメートルスケールの隙間を埋めるために実用的なものとなっている。.

柔らかさがあることで、クランプ時に材料が微細な表面のテクスチャに入り込むようになります。また、1枚のパッドでわずかな高さのばらつきがある部品にも接触できるようになります。その結果、接触抵抗の低減や気泡の発生抑制につながります。これが、熱伝導率の数値が高くても、硬い材料では接触が悪いためにその見かけ上の優位性が失われてしまう理由です。この関係性については、次の項目でより詳しく解説されています： 高W/mKが常に優れた冷却性能を意味するとは限らない理由.

シリコーンオイルのブリードとシロキサンのアウトガスとはどういう意味か

一部のシリコーン配合物は、少量の低分子量物質を放出する可能性があります。パッドから移動する液体の残余物は、多くの場合「オイルブリード」と表現されます。周囲の環境に放出される揮発性分子については、「アウトガス」として議論されます。これらは関連する問題ですが、同一ではありません。.

実際の危険性は、配合、温度、圧力、時間、気流、近くの表面、およびデバイスの感度によって異なります。制御された低ブリードのシリコーンパッドは、多くの要求の厳しい電子製品でうまく機能する可能性があります。それでも、光学面や電気接点付近では、わずかな汚染であっても許容されない場合があります。.

すべてのシリコーンパッドが同じ移行挙動を持つと仮定しないでください。現在、サプライヤーは低ブリードおよび低ガス放出のシリコーン・グレードを提供しています。例えば、パーカー社は、シリコーンオイルの移行が製造上の懸念や外観上の懸念を引き起こす可能性のあるアプリケーション向けに設計された、低オイルブリードのシリコーン製ギャップパッドについて説明しています。 THERM-A-GAP PAD 80LOE 技術データ. これが、標準的なシリコンと完全なシリコンフリー素材のどちらかを選ぶのが常に簡単な選択とは限らない理由を示しています。.

ノンシリコンサーマルパッドとは何ですか？

A 非シリコーン製サーマルパッド 熱伝導性フィラーを保持したまま、シリコーンエラストマーを別のバインダー系に置き換えます。サプライヤーは、アクリル系、ウレタン系、ポリオレフィン系、または独自のポリマー化学を使用する場合があります。完成したパッドは、依然として追従性があり、電気的に安定を保ち、熱に耐え、圧縮下で形状を維持する必要があります。.

「ノンシリコン」という用語は、管理された資材表示として扱われるべきです。それは意図的に添加されたシリコンがないことを意味するのか、管理された製造設備を指すのか、それとも揮発性シロキサンのテスト済み限界値を意味するのかを尋ねてください。それらの定義は同等ではありません。.

エンジニアがシリコーンフリーのサーマルパッドを指定する理由

シリコーン由来の残留物が製品や他の製造プロセスを阻害する可能性がある場合、非シリコーン製パッドが選択されます。一般的な懸念事項には以下が含まれます：

• レンズ、鏡、ライトガイド、窓、およびカメラカバーの曇りまたはフィルム状の付着物
• リレー、スイッチ、コネクタ、または露出した接点における接触抵抗の増加
• 塗装、コーティング、接着、印刷、または表面処理への干渉
• 精密センサーまたは分析機器の汚染
• クリーン製造エリアにおける制限
• 意図的に添加されたシリコーンを禁止する顧客仕様

ヘンケルは、コントロールユニットのアプリケーションについて説明しており、そこでは シリコーンフリー熱伝導ギャップパッド 電子接点、光学部品、および自動車製造プロセス周辺の汚染を回避するために選択されました。この事例はまた、重要なエンジニアリングの現実をも浮き彫りにしています。すなわち、その代替品においても、公差の積み重ね、柔軟性、熱インピーダンス、連続使用温度、および長期耐用年数を管理する必要があったということです。.

ノンシリコン＝低アウトガスとは限りません

あらゆるポリマーには、揮発性または抽出可能な成分が含まれている可能性があります。シリコーンの除去は、シリコーン特有の汚染には対応しますが、全アウトガス、質量損失、臭気、イオン性汚染、または凝縮性残留物がその用途に対して十分に低いことを証明するものではありません。.

製品が密閉型光学チャンバー、真空システム、高温エンクロージャー、その他のデリケートな環境で稼働する場合は、実際の試験方法と結果を要求してください。「シリコーンフリー」という一般的な表示だけでは不十分です。適格性評価計画では、どのような物質が問題となるか、どのくらいの量が許容されるか、そして材料がどのような温度で試験されるかを定義する必要があります。.

シリコーン製 vs 非シリコーン製ギャップパッドの熱性能

エンジニアはしばしば、メートル・ケルビンあたりワット（W/m-K）単位の熱伝導率から検討を始めます。その数値は有用ですが、それだけがすべてを物語るわけではありません。熱は、最初の接触面を越え、サーマルパッド内部を通過し、2つ目の接触面を越えなければなりません。パッドの厚さ、圧力、硬度、タック性、表面の平坦度、フィラーの分布はすべて、最終的な温度上昇に影響を与えます。.

単純化された一次元層の場合、バルク熱抵抗は厚さに比例し、熱伝導率に反比例します。

R = t / (k x A)

ここです、, R 熱抵抗は, t 結合線の太さは、, k 熱伝導率は、 A 伝熱面積である。この方程式は接触抵抗を考慮していないため、現実世界の柔軟な界面を完全には記述していない。それでも一つの点を明らかにしている。それは、熱伝導率が高い場合であっても、より厚いパッドは抵抗を増加させるということである。.

同じ厚みと圧力における熱インピーダンスを比較する

最も公平な比較には、同じ最終厚さ、圧力、温度、およびテスト方法における熱インピーダンスデータを使用します。あるシリコーンパッドの謳われている熱伝導率と、別の非シリコーンパッドの熱インピーダンスを比較しないでください。それらは異なる測定値です。.

ASTM D5470 熱伝導性電気絶縁材料の定常状態熱インピーダンスおよび見かけの熱伝導率の測定を対象としています。また、ASTMは、その制御された熱流条件がすべての実際の用途を直接再現するわけではないことも指摘しています。そのため、サプライヤーのデータはスクリーニングの指針とし、その後にターゲットアセンブリでのテストを行う必要があります。.

ハクタクのガイド TIM選定における熱伝導率と熱インピーダンス 接触抵抗とボンディング層の厚さが2つの材料間の優劣をどのように逆転させるかについて説明します。熱伝導率の低いパッドでも、より薄く、より柔らかく、あるいは表面への密着性に優れている場合、結果的に部品温度をより低く抑えることがあります。.

シリコンパッドは熱をよりよく伝えますか？

定義上そうとは限りません。シリコーン化学は配合設計者に有用なプラットフォームを提供するため、市場には高性能なシリコーンパッドが多く存在します。非シリコーン系の配合でも効果的な熱伝導を実現することは可能です。結果は、フィラーの種類、フィラーの充填量、パッドの構造、厚み、および接触品質によって決まります。.

比較はメカニカルスタックに関連付けたままにしてください。ギャップ公差を確認し、接触を維持する厚みを選択し、最小ギャップでの圧縮率と荷重を計算し、その条件下での熱インピーダンスを比較します。最後に、代表的なアセンブリで温度テストを実施して締めくくります。.

シリコーン製サーマルパッド vs 非シリコーン製サーマルパッドの圧縮性と柔らかさ

ギャップパッドは、空気を排除し公差に追従するために、十分に変形しなければならない。同時に、部品の破損、基板のたわみ、コネクタの浮き、あるいはファスナーへの過負荷を引き起こすことなく、それを行わなければならない。このため、圧縮力は熱伝導率と同様に重要となる。.

シリコーン系システムには、非常に柔らかいパッドとして配合されてきた長い歴史があります。多くの非シリコーン系パッドも柔らかいですが、利用可能な硬度、厚さ、および熱伝導率の組み合わせが異なる場合があります。製品レベルのデータは、大まかな化学組成の比較よりも有用です。.

硬さは圧縮力と同じではありません

ショア硬度は、表面の圧痕に対する抵抗力を大まかに示す指標となります。 しかし、10%、20%、または30%でパッドを圧縮するのに必要な力を完全に予測するものではありません。パッドの厚さ、補強材、充填材の含有量、試験速度、試料サイズ、および粘弾性挙動のすべてが、力-変位曲線に影響を与えます。.

基板の応力が問題となる場合は常に、圧縮・たわみデータの提供を要求してください。サプライヤーがショア00硬度のみを提供する場合は、初期比較として扱ってください。それを唯一の機械的入力として使用しないでください。フレームワークを使用できます。 ソフト対ハードサーマルパッド：どちらが良い？ 硬さを、形状追従性、ハンドリング性、およびアセンブリのリスクに関連付けること。.

圧縮永久ひずみと応力緩和は長期的な接触に影響を与えます

サーマルパッドは、数週間、数カ月、数年にわたってクランプされた状態が続くと変化します。初期の荷重の一部は緩和されます。また、荷重を取り除いた後も、材料が圧縮された形状の一部を維持する場合があります。温度サイクルは、こうした変化を加速させます。.

デザインは弛緩後も十分な接触圧を維持しなければならない。高い初期の潰し代のみに依存すべきではない。シリコーンエラストマーは有用な弾性的安定性をもたらすことが多いが、正確な挙動は配合によって異なる。非シリコーンパッドについても、ポリマーの種類に関する推測ではなく、経年変化データを通じて判断されなければならない。.

スタック設計においては、, 圧縮がサーマルパッドの性能に与える影響 圧縮率が低すぎると接触不良が生じ、逆に高すぎると機械的応力が高まり、材料の破損を引き起こす可能性がある理由を説明しています。サプライヤーが推奨する圧縮率は開始範囲であり、完成したアセンブリが最終的なテストとなります。.

サーマルパッドの汚染、アウトガス、オイルブリード

汚染の懸念が、エンジニアがシリコーン製パッドと非シリコーン製パッドを比較する主な理由である。複数の故障メカニズムがしばしば一括して扱われるため、この話題には正確な表現が必要である。.

シリコーン汚染が現実的な設計上のリスクとなる場合

シリコーン感度の高い用途は真空装置に限定されません。密閉されたカメラでは、レンズの近くに揮発性物質が閉じ込められる可能性があります。リレーでは、電気的挙動を変化させる化合物に接触面がさらされることがあります。塗装された自動車部品は、汚染物質が下地処理済みの表面に達すると、密着不良を起こす可能性があります。センサーは、通常の電子機器には何の影響も及ぼさない微量の付着物にも反応する場合があります。.

距離も重要である。パッドは必ずしも敏感な表面に接触する必要はない。熱と気流によって揮発性物質が移動する可能性がある。筐体の体積、通気経路、局所的な温度を評価に含めるべきである。.

低揮発性シリコーンサーマルパッドで十分な場合

完全なシリコーンの排除は材料の選択肢を狭め、新たな認定プログラムを必要とする可能性がある。一部の製品では、リスクは微量のシロキサン汚染ではなく、目に見えるオイルの移行に限定される。その場合、検証済みの低ブリード・シリコーンパッドが実用的な解決策となり得る。.

サプライヤーにブリード、揮発性、経年変化のデータを求めてください。完成したアセンブリを現実的な最高温度でテストします。関連する場所に、見本用クーポンまたは代表的な光学面および接触面を配置します。曝露後にそれらを検査します。このアプリケーションテストは、多くの場合、一般的な材料のラベルよりも有用な結果をもたらします。.

シリコーンおよび非シリコーンサーマルパッドの温度範囲

シリコーンエラストマーは広い温度範囲にわたって柔軟性を維持できるため、シリコーンパッドは発熱する電子機器に広く使用されています。これは、すべてのシリコーンパッドが同じ最低および最高温度に定格されているという意味ではありません。粘着層、キャリアフィルム、補強材、およびフィラーは、ベースポリマーよりも低い制限を設定する可能性があります。.

非シリコーンパッドは、過酷な使用温度にも耐えることができます。その限界は、バインダーの化学組成と必要な耐用年数によって決まります。短時間の曝露定格は、10年または20年の連続運転とは異なります。.

見出しの最大値だけでなく、継続的な使用状況を確認してください

データシートの最大値は、特定のテスト下における短時間の材料曝露を示している可能性があります。定格が連続的なものか、接着層が含まれているか、そして経年変化後に熱インピーダンス、硬度、寸法、荷重がどのように変化するかを確認してください。パッドは、有用な熱的または機械的性能を失いながらも、物理的には無傷のまま残ることがあります。.

熱サイクル試験により、材料の違いが明らかになることがある

パッドは熱膨張率の異なる表面の間に配置されます。各電源投入サイクルによって動きが生じます。パッドは、破れたり、位置からずれたり、接触を失ったりすることなく、その動きに追従しなければなりません。.

サーマルサイクル試験は、車載電子機器、電源装置、屋外用通信機器、LED照明器具、バッテリーシステム、および産業用制御機器において特に重要です。実際の接触圧力と隙間をテストしてください。固定されていないクーポンのテストでは、製品内の応力状態を再現できません。.

シリコーンおよび非シリコーン製サーマルパッドにおける電気絶縁性

多くのサーマルギャップパッドには電気絶縁性のセラミックフィラーが使用されています。しかし、「サーマルパッド」が自動的に「電気絶縁体」を意味するわけではありません。電気伝導性を持つサーマルインターフェイスもありますし、耐パンク性を向上させるために補強材や薄い誘電体フィルムが含まれているものもあります。.

シリコーン系パッドと非シリコーン系パッドのいずれも電気絶縁性にすることが可能です。選定においては、完成品の検証された絶縁特性に注目すべきです。.

実際のパッド厚における絶縁破壊電圧を比較する

絶縁破壊の強さはしばしばkV/mmで示されます。破壊電圧とは、規定された方法と厚さのもとで試験片が絶縁破壊を起こす電圧のことです。これらの値は関連していますが、システム設計において互換性はありません。.

ASTM D149 固体電気絶縁材料の絶縁破壊電圧および絶縁耐力に関して一般的に参照されます。結果は、試験片の厚さ、電極、電圧の上昇速度、環境、および試験手順によって異なります。カタログ値は比較には有用ですが、安全率は製品の電圧、規制、汚染、および故障の要件に従う必要があります。.

ガイド 電気絶縁性サーマルパッド：いつそれらが必要なのか？ 絶縁に関する質問についてより詳細に解説しています。これは特に、パッドが通電部品、パワーモジュール、バスバー、または基板（PCB）の領域を接地された金属製シャーシに接続する場合に関連します。.

強化材は熱的および機械的挙動の両方を変えることができる

ガラス繊維またはフィルムの補強により、取り扱い性、耐tear性（引き裂き抵抗）、および絶縁信頼性を向上させることができます。また、パッドの追従性が低下する可能性もあります。補強された製品は、粗い表面や反った表面に密着させるためにより高い圧力が必要になる場合があります。.

補強シリコーンパッドと非補強非シリコーンパッドを、まるでマトリクス（基材）のみが違いであるかのように比較してはならない。完全な構造体を比較すること。バリ、部品の角、ねじ形状、およびヒートシンクの機械加工痕の周囲における耐パンク性を確認せよ。.

シリコーン製および非シリコーン製サーマルパッドの厚さ選定

適切な公称厚さは、全生産公差にわたって確実な接触を維持する最も薄いパッドです。薄すぎるパッドは、最大の隙間で表面に届かない可能性があります。厚すぎるパッドは熱抵抗を増加させ、最小の隙間でアセンブリに過大な負荷をかける可能性があります。.

最小および最大の圧縮率を計算する

公称2.0mmのパッドが1.5〜1.8mmに変動する隙間に取り付けられると仮定します。.

• ギャップが1.8 mmの場合、圧縮率は (2.0 – 1.8) / 2.0 = 10% となります。.
• ギャップが1.5 mmの場合、圧縮量は (2.0 – 1.5) / 2.0 = 25% となります。.

設計者は、10%の圧縮条件下で接触を維持し、25%では許容荷重の範囲内に収める必要があります。重要なコーナーや部品グループごとに、この計算を繰り返してください。PCBのたわみ、部品の高さ、筐体の平坦度、締結部品の公差、およびパッドの厚さの公差も考慮に入れてください。.

段階的なプロセス 電子機器向けサーマルパッドの厚さの選び方 それらのスタック寸法を実用的なパッド仕様に落とし込むのに役立ちます。この方法は、シリコーン製品と非シリコーン製品のどちらにも同様に適用できます。.

最終接着層の厚さが熱流を左右する

公称シート厚さは、組み立て後のバルク熱抵抗を支配する寸法ではありません。圧縮されたボンディングラインの厚さが支配します。2.0 mmのパッドが最終的に1.6 mmになる場合、計算には1.6 mmと関連する接触データを使用する必要があります。.

ボンドラインの厚さが熱性能に与える影響 不必要な厚みを薄くすることが、はるかに高熱伝導率のグレードに変更するよりも、多くの場合により大きな熱的メリットをもたらす理由を説明しています。これは、シリコーン系以外の代替品が、既存のシリコーンパッドよりも公開されているW/mK値が低い場合に実行すべき、最も有用な確認事項の一つです。.

シリコーン製および非シリコーン製サーマルパッドの信頼性の違い

信頼性は単一の特性ではありません。それは製品寿命を通じて熱的接触、電気的絶縁、物理的位置、および許容可能な清浄度を維持する能力です。そのためにはいくつかの試験が必要です。.

エージング前後の熱性能をテストする

パッドは初期温度試験に合格しても、経時的に不具合が生じる可能性があります。環境暴露の前後で同じ測温点を測定してください。電力、エアフロー、冷却液温度、締付トルク、センサー位置を一定に保ちます。.

材料レベルの比較では、ASTM D5470のデータを熱インピーダンスのスクリーニングに活用できます。HakTakによる以下の概要は エンジニアが知っておくべき一般的なTIM試験規格 熱特性、機械特性、電気特性を含む、より包括的な試験計画の策定に役立ちます。.

信頼性評価の一環として量産工程を試験

Material performance can be lost during converting and assembly. A very soft pad may stretch during liner removal. A high-tack surface may trap air. A non-silicone grade may be clean in its original sheet but become contaminated on shared cutting equipment. A thin section may tear near a hole or narrow wall.

Qualification samples should use the intended die-cut geometry, liner, packaging, storage period, pick method, and placement process. If silicone exclusion is mandatory, the converting and packaging controls must be included in the supplier agreement.

When Should You Choose a Silicone Thermal Pad?

A silicone thermal pad is often the better starting point when the application has no defined silicone sensitivity and needs a mature, flexible gap-filling solution. Typical reasons include:

• A wide operating-temperature requirement
• Very low compression force
• Large or variable gaps
• High conformability over uneven surfaces
• Broad conductivity and thickness options
• Strong availability of die-cut and tack configurations
• Established performance in electronics cooling
• A need to balance thermal transfer with vibration damping

General computing hardware, power supplies, telecom equipment, battery packs, LED drivers, industrial electronics, inverters, consumer products, and many automotive modules commonly use silicone thermal pads. That does not remove the need to check oil bleed or outgassing. It means silicone is acceptable when those risks have been assessed and controlled.

When Should You Choose a Non-Silicone Thermal Pad?

設計上、シリコーンに起因する特定の故障メカニズムがある場合や、顧客による制約がある場合は、非シリコーン系サーマルパッドが適しています。一般的な例としては、次のようなものがあります。

• カメラ、レーザーモジュール、光学センサー、ライトガイド、密封レンズ
• リレー、スイッチ、コネクタ、および露出した電気接点
• 塗装、コーティング、接着、印刷工程の近傍で使用される装置
• Precision measurement and analytical instruments
• 一部のストレージおよび半導体製造装置
• シリコーン管理方針に対応したクリーンな生産ライン
• 顧客仕様によりシリコーンの使用が禁止されている製品

選定品は、熱的要件と機械的要件の両方を満たす必要があります。荷重を再計算せずに、柔らかいシリコーンパッドを同じ公称厚さのより硬い非シリコーンパッドへ置き換えないでください。また、下限温度、粘着性の違い、またはコスト上昇が製品に影響しないか確認してください。.

Parkerの熱伝導材料概要では、市販のギャップパッド製品群には両方が含まれることを確認しています シリコーン系および非シリコーン系エラストマー 大きく、ばらつきのあるギャップ間で熱を伝達するための製品です。この選択肢があることは有用ですが、候補となる各製品は、それぞれ固有のデータと認定要件を持つ別個の材料システムです。.

シリコーンと非シリコーン熱伝導パッドの選び方

要件主導のプロセスを用いてください。どちらの化学組成が優れているかを問うことから始めてはいけません。まず、インターフェースに何が求められるかを定義してください。.

ステップ 1: シリコーンが実際に制限対象となるかを確認する

製品, 品質, プロセス, 顧客対応の各チームに制限の理由を確認してください. “非-シリコーン系を希望する”は試験可能な要件ではありません. “暴露後に規定限界を超えるD4-D10シロキサンが検出されない”は試験可能です. “筐体の最高温度で1,000時間経過後にレンズ上に目視可能な付着物がない”も同様に試験可能です.”

If the concern is only visible oil bleed, a qualified low-bleed silicone grade may be sufficient. If trace siloxanes can poison contacts or fog optics, a verified non-silicone product is more appropriate.

Step 2: Define the thermal target

Set the maximum component temperature, heat load, cooling-surface temperature, and allowable interface resistance. Use a realistic worst-case condition. Include degraded fan performance, high ambient temperature, coolant tolerance, and production variation where relevant.

Start with the broader サーマルインターフェースマテリアル selection framework if the interface could also use putty, gel, grease, phase-change material, or a thin insulator. A pad is not always the best answer for a nearly flat, tightly controlled interface.

Step 3: Build the complete gap tolerance

最小ギャップと最大ギャップを測定または算出します. すべての寄与要因を含めます. 最大ギャップで接触する最も薄いパッドを選定し最小ギャップでの圧縮率を算出します. 次にその圧縮率をサプライヤーの推奨範囲と比較します.

ステップ 4：機械的な力の上限を設定

脆弱なパッケージ, はんだ接合部, PCBのたわみ限界, コネクタの位置合わせ, 筐体の剛性を特定します. サプライヤーに圧力-対-たわみ曲線を要求します. 実際の圧縮後の厚さと温度で候補を比較します.

ステップ 5: 電気および安全要件を確認する

界面材に電気絶縁が必要かどうかを確認します. 使用電圧, 過渡条件, 沿面距離と空間距離の条件, 接地, 難燃性, 規制要件を定義します. 厚さ-別の絶縁破壊データと構造詳細を要求します.

手順 6: 汚染および環境データを比較する

シリコーンパッドの場合は、油分滲出、揮発性、ガス放出に関するエビデンスを確認します。非シリコーンパッドの場合は、シリコーンフリーの定義を確認し、総ガス放出量またはその他の関連する放出物を確認します。両タイプとも、湿度、熱劣化、化学物質への曝露、難燃性の要件を確認します。.

手順 7: 実際のアセンブリを試験する

公差限界でサンプルを作製します。部品温度と機械的応力を測定します。エージングおよびサイクル試験を実施します。接触パターン、パッド位置、残留物、光学面、電気接点を検査します。量産相当の打ち抜き形状および組立方法で試験を繰り返します。.

エンジニア向けサーマルパッド選定チェックリスト

設計レビューまたはサプライヤー比較の際に、このチェックリストを使用してください：

• シリコーンの使用は禁止されていますか、それとも低オイルブリードで十分ですか？
• どの化学種または残留物が故障の原因になりますか？
• “non-silicone”はどのように定義され、検証されていますか？
• 最小、標準、および最大の隙間寸法はいくつですか？
• 圧縮後の最終接着層厚さはどの程度ですか？
• サプライヤーはどの圧縮範囲を推奨していますか？
• 公差限界ではどの程度の圧力が生じますか？
• 同等の圧力と厚さで、どのような熱インピーダンスが報告されていますか？
• すべての候補品で、熱伝導率は同じ方法を用いて測定されましたか？
• パッドに電気絶縁性は必要ですか？
• 厚さごとの絶縁破壊電圧および絶縁特性データはどのようなものですか？
• 耐穿刺性または取り扱い時の耐久性を高めるために、補強は必要ですか？
• 連続使用温度と想定耐用年数はどの程度ですか？
• 経時劣化後、熱インピーダンスと圧縮荷重はどのように変化しますか？
• 実際の筐体内で熱サイクル試験に合格していますか？
• 破れやパーティクルの発生なしに型抜き加工できますか？
• シリコーン敏感用途向けに、加工、包装、取り扱いが管理されていますか？
• 接着剤または自然タックによって、熱特性や汚染挙動が変化しますか？
• 修理時にパッドをきれいに取り外せますか？
• サプライヤーは、プログラムの存続期間を通じて、配合および工程管理を維持できますか？

よくあるご質問

非シリコーン系サーマルパッドは、シリコーン系サーマルパッドより優れていますか？

すべての用途に当てはまるわけではありません。シリコーンによる汚染が明確なリスクとなる場合は、非シリコーン系サーマルパッドが適しています。シリコーンを許容できる場合は、シリコーン系パッドのほうが、柔軟性、使用温度範囲、厚さ、熱性能について、より多くの選択肢を提供できる可能性があります。化学組成だけでなく、完成した界面を比較してください。.

シリコーン系サーマルパッドはオイルが漏れますか？

配合によっては、オイルブリードが発生したり、低分子量のシリコーン成分が放出されたりする場合があります。その量は大きく異なります。低ブリードのシリコーングレードも उपलब्धです。試験データを確認し、実際の温度、圧力、時間、筐体条件下で製品を検証してください。.

非シリコーン系サーマルパッドは本当にシリコーンフリーですか？

その意味は、サプライヤーの仕様および工程管理によって異なります。その主張が、意図的に添加したシリコーンが含まれていないことを意味するのか、シロキサンの測定上限値を意味するのか、あるいはシリコーンを使用しない製造工程を管理していることを意味するのか、確認してください。要件が重要な場合は、試験方法と検出限界を提示するよう依頼してください。.

カメラや光学モジュールには、どのサーマルパッドが適していますか？

非シリコーン系パッドは、シリコーン特有のフォギングや付着物の懸念を回避できるため、レンズ、センサー、ミラー、密閉された光路の近くで使用する場合に好まれることが多くあります。ただし、選定した材料については、実際の筐体内で総アウトガス量と凝縮性残留物を試験する必要があります。.

パワーエレクトロニクスには、どのサーマルパッドが適していますか？

シリコーンパッドは、優れた追従性、電気絶縁性、実用的な耐温性、低い圧縮荷重を兼ね備えられるため、パワーエレクトロニクスで広く使用されています。汚染に関する制限がある場合は、ノンシリコーンパッドも使用できます。最終的な選定では、熱インピーダンス、絶縁性能、接着層厚さ、荷重を判断基準にしてください。.

低ブリードのシリコーンパッドで、ノンシリコーンパッドを代替できますか？

場合によります。故障メカニズムによって異なります。オイルブリードが少なければ、目に見える移行や表面の着色を解消できる場合があります。ただし、シリコーンの使用を厳格に禁止している場合や、微量シロキサンの規制値がある場合には、要件を満たせない可能性があります。適格性評価では、用途に適用される受入基準を使用する必要があります。.

シリコーンまたはノンシリコーンのサーマルパッドは、どの程度圧縮すべきですか？

一律に適用できる割合はありません。サプライヤーが推奨する範囲を使用し、最小ギャップおよび最大ギャップでの圧縮量を計算してください。その後、アセンブリにおける圧力、接触状態、熱性能、長期的な荷重保持を検証します。.

最終推奨

設計上、柔軟で耐久性があり、入手性にも優れたギャップフィラーが必要で、シリコーンによる汚染が検証済みの問題にならない場合は、シリコーンサーマルパッドを選択してください。低ブリードのシリコーングレードであれば、通常のシリコーンパッドでは適さない用途にもこの選択肢を広げられます。.

シリコーンオイル、揮発性シロキサン、顧客仕様、または工程汚染によって、光学部品、接点、コーティング、センサー、あるいは生産品質が損なわれる可能性がある場合は、非シリコーンサーマルパッドを選択してください。「非シリコーン」が何を意味するのかを確認し、ラベルだけに頼らず、汚染挙動全体を試験してください。.

For both material types, the engineering priorities remain the same: use the thinnest reliable bond line, keep compression force within safe limits, compare thermal impedance under equivalent conditions, confirm electrical insulation where needed, and validate performance after aging. The best thermal pad is not defined by one polymer or one W/mK value. It is the material that maintains clean, stable contact and acceptable temperatures throughout the life of the product.