銅製シムとサーマルパッド：主な違い

銅製のシムは、銅の体積熱伝導率がはるかに高いとはいえ、必ずしもサーマルパッドよりも優れているとは限りません。銅は剛性が高いのに対し、サーマルパッドは柔軟性があります。この単純な機械的違いによって、それぞれの材料が熱源に接触する方法、ギャップのばらつきへの対応、脆弱な部品への負荷のかかり方、そして組み立て時の挙動が異なります。.

平坦で厳密に管理された界面においては、適切なサイズの銅製スペーサーを、両面に極薄の界面材料を挟んで使用すれば、良好な結果が得られます。一方、部品の高さにばらつきがある場合や、公差が不明確な場合、振動が加わる場合、あるいは電気的絶縁が求められる場合などでは、通常、圧縮可能なパッドの方がより安全な選択肢となります。.

つまり、本当の問いは「どの材料のW/mK値がより大きいか」ではなく、「アセンブリを損傷させることなく、最も低い信頼性の高い抵抗値を実現できる完全な界面はどれか」ということです。このガイドでは、GPU、VRAM、ノートPC、電源モジュール、通信機器、産業用電子機器について、その判断基準を詳しく解説しています。.

銅製シムとサーマルパッド：簡単な比較

銅製のシムは高い導電性と寸法安定性に優れている一方、サーマルパッドは表面への密着性、電気的絶縁性、および公差吸収性に優れています。銅はその素材自体を通じて熱を効率的に伝導できますが、どちらかの面での接触不良があると、その利点は失われてしまいます。パッドは導電性は低いものの、凹凸のある表面や傾斜した表面、高さが異なる表面においても、より完全な接触を実現することができます。.

これはあくまで目安であり、最終的な仕様ではありません。実際のギャップ、クランプ荷重、表面仕上げ、または電圧要件が変化すると、結果も変わる可能性があります。図面上ではごくわずかに見える0.2 mmの誤差でも、ヒートシンクがGPUダイから浮き上がったり、メモリパッケージに過負荷がかかったりする原因となる可能性があります。.

「銅製シム」とは何か、「サーマルパッド」とは何か？

銅製のシムとは、熱伝導経路において所定の距離を埋めるために使用される剛性の金属製スペーサーです。一方、サーマルパッドは、変形してさまざまな隙間を埋めて密着するように設計された、充填材を含む柔らかいポリマーシートです。どちらも熱を伝導できますが、解決する機械的な課題は異なります。これらを互いにそのまま置き換え可能なものとして扱うことが、多くの冷却作業で問題を引き起こす原因となっています。.

銅製のシムは、剛性のある熱伝導性スペーサーです

熱伝導用銅シムは、通常、所定の寸法に切断またはプレス加工された薄くて平らな銅片です。一般的に使用される材料には、C110銅、無酸素銅、ニッケルメッキ銅などがあります。 この金属は正確な厚さで供給される場合がありますが、その性能は平坦度、バリの高さ、表面粗さ、酸化状態、および固定方法にも左右されます。.

銅は目に見える隙間を埋めます。しかし、チップやヒートスプレッダー、ヒートシンク上の微細な凹みを自然に埋めることはありません。鏡のように平らに見える2つの部品であっても、凹凸があります。 裸のシムがそれらの高点に接触しても、見かけ上の接触面の大部分には依然として空気が残っている可能性があります。そのため、銅製シムアセンブリでは通常、両面に極薄層のサーマルグリース、相変化材料、またはその他のコンフォーマブルなTIM（熱伝導材料）が塗布されています。.

こうした余分な層は設計の一部です。その厚みや被覆範囲は無視できません。また、シムはエッジが整っていること、周辺の部品との間に十分なクリアランスが確保されていること、そして露出した回路に滑り込まないよう確実に固定されていることが求められます。.

サーマルパッドは、弾性を持つ隙間充填用インターフェースである

熱伝導パッドは、一般的に、シリコーンまたはシリコーンを含まないポリマーマトリックスと、アルミナや窒化ホウ素などの熱伝導性セラミック充填材とを組み合わせたものです。ポリマー、充填材、および補強材の配合バランスによって、熱伝導率、硬度、粘着性、誘電特性、圧縮永久歪み、および長期安定性が決まります。.

パッドは圧縮されると、表面の凹凸や部品の高さの違いに追従します。これにより、複数のVRAMパッケージやMOSFETが完全に同一の平面上に配置されていなくても、それらと接触させることができます。また、パッドは電気絶縁や振動吸収の役割も果たします。これらは、単なる銅板では果たせない有用な機能です。.

パッドは、シート、ロール、および特注加工品として提供されています。厚さ、ショア00またはショアOOの硬度、圧縮たわみ特性、ライナーの設計、および配置精度のすべてが重要です。Haktak社の サーマルパッド製品群 電子機器アセンブリ向けの、標準および用途特化型のギャップ充填形式を網羅しています。.

銅のW/mK値が高いからといって、必ずしも界面抵抗が低くなるわけではない理由

熱伝導率は、熱が材料内をどれほど容易に移動するかを表すものです。これは接合部全体を説明するものではありません。実際の界面には、両表面における接触抵抗も含まれます。銅は中央部では非常に熱伝導率の高い経路となり得ますが、両端の接触状態が悪い場合、接触面積が広いより柔らかいパッドよりも、スタック全体の性能が低下する可能性があります。.

簡略化されたモデルは次のとおりです： R_total = R_contact 1 + t/(kA) + R_contact 2

ここで、, t は材料の厚さであり、, k は熱伝導率であり、 A は有効面積である。中間項は材料の体積抵抗である。2つの接触項は、その表面における不完全な接触を表している。.

銅を、広くて速い高速道路だと考えてみてください。両方の入口ランプで渋滞が発生している場合、中央部分を拡幅しただけでは、移動全体の問題は解決しません。サーマルグリースは、微細な隙間を埋めることでこれらのランプの混雑を緩和するのに役立ちますが、材料が追加されるため、塗布層は薄く保つ必要があります。 ペーストが多すぎると、別の抵抗層となってしまいます。少なすぎると、乾燥した部分が残ってしまう可能性があります。.

接触抵抗は、表面粗さ、平坦度、圧力、濡れ性、および実際の接触面積によって変化します。わずかに傾斜した表面に剛性のシムを置くと、片側の端では強く接触する一方で、他の部分ではほとんど接触しない場合があります。柔らかいパッドであれば、その傾斜に追従できることがよくありますが、パッドの厚さや硬さが過度になると、それ自体が圧力の問題を引き起こす可能性があります。.

この違いこそが、エンジニアたちが比較する理由なのです 熱伝導率と熱インピーダンス W/mK だけで選ぶのではなく。公式の ASTM D5470-17(2024) この方法は、規定された試験条件下における熱伝達特性を測定するものである。結果を比較する際には、圧力、厚さ、試験片の作製方法、および接触挙動を考慮する必要がある。.

あくまで参考となる簡単な計算例であり、性能を保証するものではありません

20 mm × 20 mm のインターフェースを想像してみてください。仮定の熱伝導率 390 W/mK の 1 mm 厚の銅スペーサーと、仮定の熱伝導率 6 W/mK の 1 mm 厚のパッドを比較してみましょう。バルク抵抗のみを計算すると、銅側の値ははるかに低くなります：

• 銅のバルク取引条件： 0.001 / (390 x 0.0004), 、について 0.0064 K/W
• パッドのバルク条件： 0.001 / (6 x 0.0004), 、について 0.417 K/W

決定的な結果のように見えますが、これがすべてではありません。銅アセンブリには、まだ2箇所の銅－TIM接点と2層の薄い界面層が残っています。シムが傾いたり、ペーストが厚すぎたり、クランプ圧力が不均一だったりすると、これらの接触条件が支配的になる可能性があります。パッドの体積抵抗は高くなるかもしれませんが、実際の接触状態はより良好である可能性があります。.

上記の数値はあくまで物理的な説明のためのものです。これらは、温度低下の保証や製品比較を示すものではありません。有用な試験を行うには、実際の厚さ、圧力、面積、配向、および経時変化の傾向を再現する必要があります。.

機械的な違いは、熱的な違いよりも重要な場合が多い

銅とサーマルパッドは、寸法誤差に対してまったく異なる反応を示します。銅製のシムは、その厚みと荷重をほぼ直接アセンブリに伝達します。一方、パッドは変形することで、ある程度のばらつきを吸収します。そのため、ギャップの公差、パッケージの強度、PCBのたわみ、およびクランプ圧力は、導電性の判断後に付随的に考慮される事項ではなく、選定における中心的な基準となります。.

ギャップ公差と平行度

取り外したパッドに印字されている厚さは、必ずしも作動時のギャップとは限りません。パッドは通常、圧縮された状態で取り付けられます。公称厚さ1.5 mmのパッドであっても、実際にはそれよりも薄い圧縮厚さで動作していた可能性があり、また、部品全体で圧縮が均一でなかった可能性もあります。.

複数のユニットについて、組み立て後の最小、公称、および最大の隙間を測定してください。この際、部品の高さ公差、はんだの厚さ、筐体の平坦度、ヒートシンクの傾き、締結部の位置、および熱膨張を考慮に入れてください。インターフェース全体で隙間が変化する場合、1枚の均一な金属シムが堅い回転軸となる可能性があります。.

圧力、パッケージへの応力、およびPCBのたわみ

剛性の高いシムは、スタック高の許容範囲が狭いです。厚すぎると、露出したダイ、VRAMパッケージ、BGAのはんだ接合部、あるいは薄いPCBに負荷がかかる可能性があります。また、クーラーが隣接する部品に接触できなくなることもあります。これが、メモリインターフェースを「改良」した後に、GPUコアの発熱が増加することがある理由です。.

パッドは衝撃のばらつきを吸収しますが、決して無害なクッションというわけではありません。硬いパッドや過度な圧縮は、依然として大きな力を生じさせる可能性があります。その 圧縮が熱伝導パッドの性能に及ぼす影響 パッケージ、はんだ接合部、および基板の許容荷重とのバランスをとらなければならない。.

NASAによる概要 小型宇宙機の熱制御 ここで、有用な一般的な指摘がなされています。すなわち、接合部のコンダクタンスは接触圧力に依存するものであり、ボルト締めによる接合では必ずしも均一な圧力が得られるとは限らないということです。この原理は、ネジやスプリングクリップで固定されたヒートシンクにも当てはまります。トルクだけでは、すべての部品が良好に接触しているとは言い切れません。.

電気的絶縁と設置時の安全性

銅は電気を導きます。これは、孤立したヒートスプレッダー上であれば許容範囲内かもしれませんが、受動部品、はんだ接合部、テストポイント、および露出している配線の近くでは、重大な危険となります。設計においては、沿面距離、空間距離、および衝撃や使用中にシムが緩んで移動する可能性を考慮しなければなりません。.

絶縁コーティングやフィルムは電気的なリスクを低減できますが、熱伝達経路においてさらなる層となることになります。その絶縁耐力、厚さ、密着性、および耐貫通性は検証が必要です。熱伝達と絶縁を単一の部品で実現しなければならない場合、, 電気絶縁性のある熱伝導パッド 多くの場合、制御しやすい。.

銅製のシムが有効な場合

銅製のシムは、隙間が安定しており、両面が平坦かつ平行で、クランプ荷重が適切に制御され、電気伝導が許容範囲内であるか、あるいは意図的に絶縁されている場合に、最も有効です。そのような環境下では、シムは設計されたスペーサーとして機能します。一方、修理の際に未知の隙間を推測するために使用される場合は、その有効性は低くなります。.

制御されたヒートスプレッダー界面

寸法管理が厳格な機械加工アセンブリでは、銅製スペーサーを有効に活用することができます。設計においては、銅の材質、厚さの公差、平坦度、エッジの状態、および保持力を明記する必要があります。これにより、極めて薄い界面層を用いることで、両面の微細な粗さを解消することができます。.

酸化、繰り返しの取り扱い、あるいは表面の適合性が重要な場合には、ニッケルメッキの採用を検討するとよい。メッキ処理は表面特性を変化させるため、熱試験や接着試験の対象に含める必要がある。これは単なる外観上の処理ではない。.

既知の機械的クリアランスの修正

ノートパソコン、ミニPC、あるいは組み込み機器では、パッケージとクーラーの間に深刻なクリアランス問題が生じることがあります。測定の結果、安定した隙間が確認された場合、銅製のシムを使用することでその形状を修正できます。これはまず機械的な修正であり、その後に熱的な変化をもたらすものです。.

インターネット上で報告されている大幅な温度低下に関する情報は、有用な手がかりにはなり得ますが、そのまま適用できる仕様ではありません。元のパッドが損傷していたり、クーラーの取り付けが不十分だったり、あるいは報告されているセンサーの位置が最も高温になる箇所ではない可能性もあります。自分のユニットを測定せずに、他のユーザーのシムの厚さをそのまま真似るのは、賭けのようなものです。.

ハイブリッド型メタルスプレッダーの設計

薄く柔軟なTIMを塗布した設計済みの銅板を使用することで、より広く、かつ適切に制御されたギャップ全体にわたる低導電性材料の量を削減できます。これは、パワーエレクトロニクスやヒートスプレッダー構造において有効な手法となり得ます。.

通常、理にかなっていないのは、厚いパッド、緩いシム、そしてさらに厚いパッドを即興的に積み重ねたような構造です。層が1つ増えるごとに、接合面が増え、許容誤差も追加されます。隙間が大きく不規則な場合は、通常、変形しやすい素材を使用するか、スプレッダーの設計を見直す方が検証が容易です。.

通常、サーマルパッドの方が適している場合

組立工程において、たわみ、電気絶縁、耐振動性、あるいは生産時の配置精度の再現性が求められる場合、通常はサーマルパッドを使用する方が安全です。パッドは、複数の部品をまたぐ場合に特に有用です。なぜなら、わずかな高さの差を吸収しつつ、最も高い部品を硬いストッパーとして機能させずに済むからです。ただし、適切なパッドを選ぶには、厚さ、硬度、および圧縮率を適切に制御する必要があります。.

GPU、VRAM、および高さの異なるコンポーネント配列

GPU周辺のメモリパッケージが完全な平面を形成することはめったにありません。基板のたわみ、パッケージの公差、はんだ、およびクーラーの平坦性などがすべて影響しています。パッドを使用すれば、アレイ全体に接触を分散させることができます。単一の剛性プレートを使用すると、高い位置にあるパッケージには負荷がかかる一方で、低い位置にあるパッケージでは接触が弱くなってしまう可能性があります。.

また、パッドはクーラーがGPUダイから浮き上がらないようにする必要があります。つまり、コア温度、メモリ温度、および機械的接触状態を合わせて確認する必要があります。センサーの1つが改善されたからといって、アセンブリ全体が正常であるとは限りません。.

パワーエレクトロニクス、通信、および産業用筐体

MOSFET、IGBTモジュール、ベースバンドプロセッサ、RFデバイス、LED基板、および密閉型コントローラは、多くの場合、金属製筐体に熱を伝達します。これらの製品は、振動、熱サイクル、および筐体の動きにさらされます。パッドを使用することで、積層体が膨張・収縮しても接触を維持することができます。.

メンテナンス性も重要な要素です。あらかじめカットされたパッドは、ある表面に固定したままにすることも、管理対象部品として交換することも可能です。一方、緩んだ金属製のシム周辺のグリースは、生産ライン上で点検や再現が困難になる場合があります。.

電気的感応型インターフェース

絶縁用サーマルパッドは、熱伝導経路と誘電体による絶縁を兼ね備えることができます。仕様には、厚さ、絶縁破壊特性、欠陥、圧縮特性、および想定される電圧環境を含める必要があります。カタログに記載されている誘電体数値があるからといって、組み立て時の沿面距離や空気隙間を無視してよいというわけではありません。.

安定した生産とカスタム形状

パッドには、穴、スリット、タブ、部分的な粘着加工、ライナーなどを施すことが可能です。これらの仕様により、配置ミスを減らし、手作業および自動組立の両方をサポートします。. サーマルパッドの型抜きおよびカスタム形状 また、作業者がライン上で部品をトリミングする必要なく、コネクタや締結部品、立ち入り禁止区域から材料を遠ざけることもできます。.

銅製シムやサーマルパッドの厚さを安全に選ぶ方法

厚さは、装置から取り出された未圧縮の部品ではなく、組み立て後の隙間と許容圧力に基づいて選択してください。パッドについては、公差範囲全体にわたる目標圧縮厚さを定義してください。銅の場合、薄い界面層の両方を考慮に入れ、剛性スタックによって部品に過負荷がかかったり、隣接するコンタクトに支障をきたしたりしないことを確認してください。.

手順 1：組み立て後の隙間範囲を測定する

図面があればまずそこから確認し、次に実際の組立品を点検します。ゲージ法、感圧フィルム、制御粘土やパテを用いた検査、座標測定、そして入念な分解検査による証拠などが、いずれも役立ちます。測定対象の隙間を歪ませてはなりません。.

複数のサンプルについて、最小値、公称値、最大値を記録してください。表面に傾きがある可能性がある場合は、1か所以上でその差を測定してください。中央部での測定だけでは、端部の大きな差が見落とされる恐れがあります。.

ステップ 2：安全な圧力範囲を定義する

スタックの中で最も脆弱な箇所を特定してください。それは、露出しているダイ、メモリパッケージ、BGA接合部、コネクタ、薄いPCB、あるいはプラスチック筐体のボスなどである可能性があります。また、締結部のトルク、スプリングクリップの力、および公差の累積も考慮に入れてください。.

パッドについては、硬度だけでなく、圧縮・たわみデータも活用してください。硬度は有用ですが、特定の圧縮量で発生する力を直接示すものではありません。.

ステップ3：圧縮時の厚さに合わせてサーマルパッドのサイズを合わせる

公称厚さは、納入時の厚さです。実厚さは、組み立て後に残る厚さです。その サーマルパッドの厚さ選定ガイド これは、選択したパッドが、最も狭い隙間で過度に圧縮されることなく、最も広い隙間をカバーしなければならない理由を説明しています。.

すべてのパッドに共通する圧縮率というものは存在しません。配合によって挙動が異なります。サプライヤーが提供する圧縮・たわみ曲線を用いて、許容値を決定してください。 サーマルパッドの圧縮率 実際の組み立てについては。.

ステップ4：スタック全体の一部として、銅製のシムのサイズを合わせる

取り外したパッドの公称厚さをそのまま採用しないでください。まず、動作ギャップを見積もってください。その後、各面に塗布する予定の熱伝導グリースやフィルム、シムの厚さの許容差、メッキ、および表面のばらつきを考慮に入れてください。.

目標の厚さに合わせるために、複数の緩いシムを重ねて使用することは避けてください。シムがずれたり、異物が挟まったり、不要な接触が生じたりする恐れがあります。複数の金属層が必要な場合は、適切な固定方法と界面設計を慎重に検討する必要があります。.

ステップ5：あらゆる場所で連絡先を確認する

温度データを信頼する前に、接触状態を確認してください。シムの両面に、完全かつ適切な厚さのペーストの跡が残っているか、あるいは接合面に均一なパッドの跡があるかを確認してください。隣接する部品が、依然として所定の冷却面に接触しているかどうかも確認してください。.

現実的な電力プロファイルの下で温度を測定してください。高電力状態で動作する時間が長いGPU、インバータ、無線機器については、デスクトップ環境での無負荷時の測定値だけでは不十分です。.

導入と検証：実践的なワークフロー

有用な比較を行うには、洗浄、配置、クランプ荷重、および試験条件を管理する必要があります。そうしないと、組み立て上のばらつきが材料の違いのように見えてしまう可能性があります。熱試験の前に接触状態を検査し、その後、サイクル試験や振動試験の後に、関連するチェックを再度実施してください。目標は、単に印象的な初期温度を達成することではありません。再現可能な安定した界面を構築することにあります。.

1. 両面を清掃し、点検してください。ヒートスプレッダーやクーラーに傷をつけないように注意しながら、古いコンパウンドを取り除いてください。.
2. シムまたはパッドの寸法、向き、エッジクリアランス、およびライナーの取り外しを確認してください。.
3. 各シムの面に指定量のグリースを塗布するか、パッドを汚染しないように取り扱ってください。.
4. 所定のトルク順序、ばね荷重、または治具の加圧に従って組み立ててください。.
5. 温度測定値を信頼する前に、試作サンプルの接点パターンを点検してください。.
6. 実際の電力プロファイルを実行し、1つのセンサーだけでなく、関連するすべてのコンポーネントを比較してください。.
7. 所定のエージングプロファイルを実施した後、熱的、機械的、および電気的挙動を再確認してください。.

特定の用途向けのプログラムについては、Haktakの 材料の選定と試験 このサポートでは、熱画像検査に加え、機械的、電気的、および環境的な点検を組み合わせることができます。.

一般的な故障モードとその一般的な意味

故障の多くは、接触不良、積層高さ、あるいは機械的負荷に起因しています。再組み立て後の温度が不適切な場合でも、必ずしも選択した材料の導電率が低いとは限りません。まずは、接合面、クーラーの平行度、および積層全体を確認してください。その後、電気的クリアランスや、動きや経年劣化の兆候がないか点検してください。.

『～』に関する包括的なガイド サーマルパッドが機能しなくなる理由 厚みの誤差、不適切な保管、汚染、および長期にわたる機械的変化などが含まれます。提案された修正策が単に層を追加するだけのものである場合は、以下をお読みください。 熱伝導パッドを積み重ねることができるかどうか まず第一に、インターフェースが増えると、位置合わせや圧縮の結果を予測しにくくなります。.

比較の信頼性を高める基準とデータ

有用な比較項目としては、パッドの厚さ、圧力、接触面積、試験方法、および経年劣化条件などが挙げられます。熱伝導率だけでは不十分です。パッドのサプライヤーにはインピーダンスや圧縮に関するデータを、シムのサプライヤーには合金、公差、平坦度、およびエッジの品質について確認してください。また、材料データだけでは実際の筐体やクーラーのすべての条件を再現できるわけではないため、完成した接合部の検証を行う必要があります。.

ASTM D5470は、界面材料の熱伝達特性を評価するために広く用いられています。この規格は、圧力や接触状態が重要であることを考慮しているため有用です。ただし、表面や負荷が異なるGPUクーラー、パワーモジュール、屋外用コントローラーにおいて、同等の性能が保証されるわけではありません。.

サーマルパッドについては、以下をご指定ください：

• 厚さおよび公差
• 熱伝導率の試験方法
• 指定された圧力および厚さにおける熱インピーダンス
• 硬度の測定方法と数値
• 圧縮-たわみ曲線
• 必要に応じて、絶縁耐力または絶縁破壊に関するデータ
• 圧縮永久ひずみ、熱老化および環境条件

銅製のシムをご希望の場合は、以下をご指定ください：

• 銅合金と導電性の基礎
• 厚さおよび公差
• 平坦度および表面粗さ
• バリおよびエッジ制御の仕様
• メッキの種類および厚さ（使用している場合）
• 清潔さ、包装、および酸化防止対策

銅開発協会の公式 C11000銅合金のデータ これは、この金属の導電性や物理的挙動を理解する上で有用な背景情報を提供しています。これらの特性は、銅がなぜ魅力的であるかを説明していますが、最終的な熱接合部については、組み立て品として試験を行う必要があります。.

銅製シムとサーマルパッドの選定チェックリスト

隙間にばらつきがある場合、部品が壊れやすい場合、または電気的絶縁が必要な場合は、サーマルパッドを選択してください。寸法が正確で、表面が平坦であり、荷重が制御されており、薄い界面層を一貫して適用できる場合は、銅製のシムスタックの採用を検討してください。どちらの選択肢も形状に合わない場合は、不適切な用途に材料を無理に適用するのではなく、界面そのものの設計を見直してください。.

以下の質問を順番に考えてみてください：

1. 接合部には電気絶縁が必要ですか？
2. その差は、設置場所、機種、あるいは動作温度によって異なるのでしょうか？
3. この組立構造は、剛性のある荷重伝達に耐えることができますか？
4. 両方の面は、シムを挟むのに十分なほど平らで、かつ平行になっていますか？
5. 薄い界面層を、均一な被覆率で形成することは可能でしょうか？
6. シムは、動かないように確実に固定されていますか？
7. この設計は、熱サイクル、衝撃、振動に耐えられるでしょうか？
8. 生産工程において、配置や接触状態を検査することは可能ですか？

これに伴い、以下の3つの具体的な成果が得られる：

• 熱伝導パッドを選んでください 不均一な隙間、低圧インターフェース、高さの異なるアレイ、および電気的絶縁に対応しています。圧力が懸念される場合は、以下を比較してください。 ソフトおよびハードタイプのサーマルパッド 圧縮・たわみ挙動を活用すれば、孤独を感じることはありません。.
• 銅製のシム積層を評価する 荷重と保持力が設計された、高精度で安定したインターフェースを実現します。.
• 別の穴埋め手法を検討してみましょう ギャップが大きい場合、不規則な場合、あるいはコンポーネントごとに異なる場合。以下の比較では、 凹凸のある隙間用のサーマルパテおよびサーマルパッド ある選択肢について説明している。.

素材の提案をHaktakに依頼する際の送付内容

有益な提案を行うには、単に目標導電率だけでなく、機械図面や動作条件から検討を始める必要があります。ギャップ範囲、熱負荷、冷却面積、圧力制限、電圧要件、および信頼性プロファイルなどの情報を共有してください。これらの情報を基に、Haktakは幅広いTIM製品群から選定を行い、検証用にパッド、パテ、グリース、またはカスタム仕様の製品をご提案いたします。.

以下の内容を含めてください：

• 図面、インターフェース領域、およびキープアウトゾーン
• 最小、公称、および最大組立隙間
• 熱源、出力、目標温度
• ヒートシンク、コールドプレート、または筐体の材質と平坦度
• ねじ、クリップ、または固定具による取り付け方法および圧力制限
• 電圧、絶縁、および接地に関する要件
• 動作温度、湿度、振動および耐用年数の目標値
• 試作数、生産数量、および希望する梱包方法

より幅広いラインナップをぜひご覧ください。 熱伝導界面材料 または 熱伝導インターフェースの推奨を依頼する お客様の設計および運転条件に合わせて。.

よくある質問

これらの質問は、購入担当者、エンジニア、修理技術者が最も頻繁に挙げる実務上の問題を取り上げています。簡単に言えば、銅は剛性があり導電性がありますが、パッドは柔軟性があり、絶縁性を持つ場合もあります。どちらの選択肢が安全に機能するかは、厚さ、接触圧力、およびアセンブリ全体によって決まります。.

1. 銅製のシムは、サーマルパッドよりも優れていますか？

適切な機械設計がなされている場合に限ります。銅は体積抵抗率がはるかに高いですが、シムには、厚さの制御、平坦な表面、適切な圧力、そして両面に薄い界面材料が必要です。隙間が一定でない場合や、部品が壊れやすい場合、あるいは電気的絶縁が必要な場合には、通常、サーマルパッドの方が適しています。導電率だけでなく、界面抵抗の合計値と信頼性を比較検討してください。.

2. 銅製のシムには、両面に熱伝導グリスを塗る必要がありますか？

通常はそうです。このペーストは、熱源とシムの間、そしてシムとクーラーの間の微細な表面の凹凸を埋めます。薄く、均一な層になるよう塗布してください。ペーストは空気を排除するものであり、隙間を埋めるための厚い充填材になってはいけません。具体的な界面材料および塗布量は、温度、圧力、および耐用年数に応じて検証する必要があります。.

3. 適切な銅シムの厚さはどのように選べばよいですか？

組み立て後の隙間を、その最小および最大許容誤差を含めて測定します。想定される薄い界面層の厚さを差し引き、その結果得られる積層構造に過大な力が生じないことを確認してください。取り外したサーマルパッドに印字されている公称厚さを単純に採用してはいけません。そのパッドは、おそらく圧縮された状態で動作していたためです。.

4. GPUやVRAMのサーマルパッドを銅製のシムに交換してもいいですか？

綿密に計算された設計であれば可能ですが、実際のリスクは伴います。不適切なシムを使用すると、クーラーがGPUダイから浮き上がったり、PCBが曲がったり、メモリパッケージに過大な負荷がかかったり、電気的短絡を引き起こしたりする恐れがあります。また、VRAMの高さにもばらつきがある場合があります。改造を成功とみなす前に、クーラーの接触パターン全体とすべての部品の温度を必ず確認してください。.

5. 銅製のシムによって、GPUダイにひびが入ったり、PCBが曲がったりすることはありますか？

はい。銅はパッドのように圧縮されないため、荷重を直接伝達します。大きすぎるシムや平坦でないクーラーは、パッケージ上に硬い箇所を作り出す可能性があります。特に、露出したダイは影響を受けやすいため、まずギャップと圧力の許容範囲を定義し、その後、検証の際に基板のひずみ、クーラーの平行度、および接触状態を点検してください。.

6. 銅製のシムは導電性がありますか？

はい。銅製のシムは、配置がずれたり移動したりすると、露出した接点や付近の受動部品、あるいはPCBの構造部品と短絡する可能性があります。エッジクリアランスを確保し、確実な固定方法を採用してください。絶縁材を追加する場合は、そのフィルムやコーティングが抵抗値と積層厚さの両方に影響を与えるため、熱試験および誘電試験の対象に含めてください。.

7. 銅製のシムの両面にサーマルパッドを貼ってもいいですか？

設計された「ラージギャップ」スタックの一部としてのみ有効です。薄くて柔軟性のある層は、金属製ヒートスプレッダーが不均一な表面に密着するのを助けますが、2枚の厚いパッドと緩いシムを組み合わせると、余分な界面が生じ、圧縮状態が不安定になります。適切なパッド1枚、サーマルパテ、あるいは再設計されたヒートスプレッダーの方が、再現性が高い可能性があります。.

8. 厚みのあるパッドを使う代わりに、熱伝導パッドを重ねて使用することはできますか？

一般的に、パッドを積み重ねる方法は、適切なサイズのパッドを1つ使用する場合に比べて、予測が困難です。層の境界によって接触抵抗が生じ、パッドの位置がずれたり、不均一に圧縮されたりする可能性があります。試作段階での緊急対応としては、さらにギャップを埋める必要があるかどうかを判断する手がかりにはなりますが、量産時には、検証済みの単一厚さのパッド、あるいは別の設計されたインターフェースを使用すべきです。.

9. 銅製のシムとサーマルパッド、どちらが長持ちしますか？

銅製の本体自体は長期間にわたり安定性を維持できますが、シムアセンブリ全体には、経年劣化の可能性のあるペースト、メッキ、固定材、および周辺材料が含まれています。パッドの寿命は、配合、圧縮永久ひずみ、温度、およびサイクル数によって異なります。特定の環境や試験条件が定義されていない限り、どちらの選択肢にも普遍的な寿命上の利点はありません。.

10. 量産前に銅製のシムやサーマルパッドをどのように検査すればよいですか？

まず接触状態と圧力を確認し、その後、実際の電力負荷および周囲環境条件下で、関連するすべての部品の温度を測定します。絶縁が重要な箇所については、電気的試験も追加で行います。サイクル試験、振動試験、または経年劣化試験の後に熱測定を繰り返し、その後、分解検査を行います。動き、ポンプアウト、ひび割れ、ブリード、恒久的な圧縮、および接触痕の変化がないか確認します。.