ソフト型とハード型のサーマルパッド:どちらが優れているか?

目次

柔らかい熱伝導パッドは、通常、表面が平らでない場合、低圧での組み立て、壊れやすい部品、およびパッドが表面の凹凸や隙間公差に容易に順応する必要がある用途に適しています。一方、硬めの熱伝導パッドは、隙間が適切に管理されており、組み立て時に十分な圧力をかけられ、かつ設計上、取り扱いのしやすさ、寸法安定性、または機械的サポートが求められる場合に適しています。.

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簡単に言えば: 肌触りの良い保温下着を選んでください パッド 接触が困難な場合は、隙間が制御されており、機械的な安定性が重要な場合には、より硬い熱伝導パッドを選択してください。.

柔らかい熱伝導パッドも硬い熱伝導パッドも、一概に優れているとは言えません。熱性能は、パッドの厚さ、硬度、圧縮度、接合層の厚さ、接触圧力、表面の平坦度、熱伝導率、電気絶縁性、長期信頼性など、インターフェース全体の条件によって決まります。 より柔らかく、W/mK値が低いパッドであっても、接触性が良ければ、より硬く、W/mK値が高いパッドよりも優れた性能を発揮することがあります。一方、設計上十分な圧力が確保され、厚さの管理がより厳密に求められる場合には、硬いパッドが柔らかいパッドよりも優れた性能を発揮することがあります。.

サーマルパッドの硬度とは何ですか?

サーマルパッドの硬度は、その材料がどれほどへこみや圧縮に抵抗するかを表します。実際の電子機器の冷却において、硬度は、熱源と冷却面の間にパッドがどれほど容易に圧縮されるかに影響を与えます。.

柔らかい熱伝導パッドは、弱い圧力でも容易に変形します。硬い熱伝導パッドは変形しにくく、通常、圧縮するにはより大きな力が必要です。.

熱伝導パッドの硬さは、一般的にショア硬度またはデュロメーター値を用いて表されます。柔らかい熱伝導パッドには、ショア00や類似の軟質エラストマー用硬度尺度が用いられる場合があります。より硬いエラストマー製パッドには、ショアAが用いられる場合があります。適切な尺度については、材料の種類や柔らかさの範囲によって異なります。.

硬度と熱伝導率は同じものではありません。パッドは、配合、充填剤の含有量、ポリマー系、および構造によって、柔らかくて熱伝導率が高いものもあれば、硬くて熱伝導率が低いものもあり、その中間にあるあらゆる組み合わせも考えられます。.

一般的な硬度測定に関しては、ASTM D2240が主要な基準となっています。ASTMは、D2240をゴムの物性であるデュロメーター硬度に関する標準試験方法として規定しており、複数のデュロメーターの種類やエラストマー材料の分類を網羅しています。技術者は、こちらのASTM公式ページで確認することができます: ASTM D2240.

サーマルパッドの選定において硬度が重要な理由

Why Hardness Matters in Thermal Pad Selection

サーマルパッドは、電子部品とヒートシンク、筐体、シャーシ、またはコールドプレートとの間の隙間を埋めるために使用されます。パッドは両方の表面に密着し、断熱作用のある空気の隙間を熱伝導経路に置き換える必要があります。.

硬度は、パッドが実際にその接触を実現できるかどうかに影響するため、重要な要素となります。.

パッドが適用可能な圧力に対して硬すぎる場合、表面の粗さや部品の高さの変化にうまく追従できない可能性があります。その結果、空気の隙間が残り、接触抵抗が増加し、部品の温度上昇を招きます。.

パッドが柔らかすぎると、形状への適合性は高まるものの、取り扱いが困難になったり、組み立て時に変形したり、手直し作業中に破れたり、寸法管理が困難になったりする可能性があります。設計によっては、非常に柔らかいパッドが押し出されたり、ずれたり、あるいはインターフェースに期待される機械的支持力を十分に発揮できなくなったりすることもあります。.

最適な硬度とは、過度な機械的応力を生じさせることなく、確実な接触を実現できる硬度のことである。.

ソフト型とハード型のサーマルパッド:主な違い

主な違いは、パッドが圧力にどのように反応するかという点です。.

因子ソフトサーマルパッド硬質サーマルパッド
圧縮力必要な力が少ないより大きな力が必要
順応性凹凸のある路面に適しています平坦で安定した路面での走行に適しています
構成要素の応力通常は低い圧縮しすぎると、数値がさらに高くなる可能性があります
取り扱い繊細なものもあれば、安っぽいものもあるたいていは扱いやすい
寸法安定性低~中程度より高い
ギャップ許容差可変の隙間に対応間隔を一定に保つのに最適
接触抵抗低気圧のときは、しばしば低くなる圧力が十分であれば、低くなる場合がある
手直し残留物が残ったり、変形したりする可能性がありますきれいに取り除くのが簡単な場合が多い
最適な活用例壊れやすく、不均一で、低圧の組立品制御可能で、再現性があり、機械的に安定したアセンブリ

柔らかいパッドは、押し込みやすいからといって必ずしも優れているわけではありません。硬いパッドは、安定感があるからといって必ずしも優れているわけではありません。適切な選択は、アセンブリの積層構成によって異なります。.

ソフトな保温パッドが適している場合

設計上、加わる圧力が限られている場合や接触面が不均一な場合は、通常、柔らかいサーマルパッドの方が適しています。柔らかいパッドは、硬いパッドよりも容易に微細な表面の凹凸に合わせて変形し、わずかな高さのばらつきを埋め合わせることができます。.

不均一な隙間と部品の高さのばらつき

電子アセンブリが完全に平らであることはめったにありません。PCBには、高さの異なる部品が搭載されている場合があります。はんだ接合部にもばらつきがあるかもしれません。また、筐体が基板に対して完全に平行ではない場合もあります。このような場合、柔らかい熱伝導パッドを使用することで、公差のばらつきを補正することができます。.

柔らかいパッドは、次のような場合に役立つことがよくあります:

  • 多層基板の冷却
  • バッテリー管理システム
  • 通信用基板
  • 自動車用制御ユニット
  • 部品の高さが異なる電源装置
  • 筐体から基板への熱伝達

接合面が著しく凹凸がある場合は、シートパッドよりもサーマルパテや隙間充填材の方が適している場合があります。HakTakのガイド サーマルパテとサーマルパッド:隙間が不均一な場合の選び方 この選択の問題について、より詳しく説明しています。.

低圧アセンブリ

電子機器の設計によっては、高い締め付け力をかけることができない場合があります。ネジの使用に制限がある場合や、筐体が薄い場合、部品が壊れやすい場合、あるいはプリント基板が曲がりやすい場合などがあります。.

このような場合、ソフトパッドは、より低い圧力でも有効な接触が得られるため有効です。これにより、過度な機械的負荷をかけることなく、接触抵抗を低減することができます。.

次のような場合には、柔らかいパッドが好まれることがよくあります:

  • PCBの曲がりは最小限に抑える必要があります
  • はんだ接合部はデリケートです
  • 部品パッケージは壊れやすい
  • ねじのトルクには制限があります
  • プラスチック製の筐体や薄い金属製のカバーが使用されている
  • 必要な組立力は小さい

壊れやすい部品

硬質パッドは、力を部品に直接伝達する可能性があります。部品のパッケージが脆い場合や、PCBの支持力が不十分な場合、これによって機械的なリスクが生じる可能性があります。.

考えられるリスクには、次のようなものがあります:

  • ひび割れのある部品
  • 応力がかかったはんだ接合部
  • PCBの反り
  • 局所的な圧痛点
  • エンクロージャーによる歪み

柔らかいパッドは、圧力をより穏やかに分散させます。そのため、実際の製品設計においては、柔らかさは熱伝導性と同じくらい重要な要素となり得るのです。.

硬質サーマルパッドが適している場合

When Hard Thermal Pads Are Better

機械設計が適切に管理され、安定している場合には、硬めの熱伝導パッドの方が適している場合があります。生産工程において、取り扱いや配置、検査、加工が容易になる可能性があります。.

制御されたギャップと強力な圧縮

隙間が一定で、アセンブリが十分な圧力をかけられるのであれば、より硬いパッドでも良好な性能を発揮する可能性があります。重要なのは、パッドが十分に圧縮され、全面的に接触する状態が保たれることです。.

次のような場合には、硬めのパッドが適していることが多いです:

  • ギャップ許容差が狭い
  • 表面は平らで、互いに平行である
  • ねじのトルクまたは締め付け力が制御される
  • この製品は、再現性のある組み立て工程が必要です。
  • パッドは正確な形状を保たなければならない
  • ダイカット配置が採用されています

ギャップおよび厚さの選定については、HakTakのガイドをご覧ください。 電子機器用のサーマルパッドの厚さの選び方.

生産現場での取り扱い性の向上

柔らかいパッドは、粘着性があったり、伸縮性があったり、あるいは壊れやすかったりすることがあります。大量生産においては、それが取り扱いの問題を引き起こす可能性があります。硬めのパッドの方が、ピックアップ、配置、剥離、位置合わせ、および検査が容易になる場合があります。.

次のような場合には、硬めのパッドが適している場合があります:

  • 自動配置
  • 複雑な形状の型抜き部品
  • 寸法を確実に維持しなければならない薄いパッド
  • 慎重な取り扱いが必要な手作業の組立ライン
  • 頻繁に手直しが必要な製品

機械的安定性

用途によっては、組み立てや動作中にサーマルパッドが寸法安定性を維持することが求められる場合があります。硬度の高いパッドであれば、過度な変形、ずれ、または押し出しに耐えることができます。.

ただし、この利点は、機械的なシステムがパッドの剛性を打ち破るのに十分な圧力を供給できる場合にのみ意味を持ちます。適切に圧縮されない硬いパッドは、熱接触不良を引き起こす可能性があります。.

熱性能:柔らかいからといって、必ずしも優れているとは限らない

柔らかいパッドの方が体にフィットしやすいため、冷却効果も常に優れているとつい思いがちですが、必ずしもそうとは限りません。.

熱性能は、接触抵抗と体積抵抗の両方に依存します。.

柔らかいパッドは、表面の接触性を向上させることで接触抵抗を低減できる可能性があります。しかし、柔らかいパッドが厚すぎたり、導電率が低かったり、不安定な状態で過度に圧縮されたりしている場合は、硬いパッドよりも高い熱抵抗が生じる可能性があります。.

硬めのパッドは、充填剤の含有量が多く、熱伝導率も高い場合がありますが、より高い圧力を必要とする可能性があります。実際の組み立て工程でその圧力を確保できない場合、パッドに空隙が生じ、性能が低下する恐れがあります。.

実際の問題は次の通りです:

どちら パッド 実際の組立品において、最も低い安定熱インピーダンスを実現するのはどれか?

HakTakはこのより広範な問題について、 TIM選定における熱伝導率と熱インピーダンスの関係 そして W/mKの値が高いからといって、必ずしも冷却性能が優れているとは限らない理由.

硬度、圧縮、および接触抵抗

Hardness, Compression, and Contact Resistance

サーマルパッドの硬度は、圧縮力に直接影響します。圧縮力は接触抵抗に影響し、接触抵抗は実際の熱性能に影響します。.

圧縮が不十分な場合、どうなるのでしょうか?

サーマルパッドの圧着が不十分な場合、表面の最も高い部分だけに接触してしまう可能性があります。その結果、表面間のくぼみに空気が残ってしまいます。.

圧縮が不十分だと、次のような問題が生じる可能性があります:

  • 接触抵抗が大きい
  • 熱伝達が不十分
  • 注目スポット
  • 個体間のばらつき
  • 不安定な検査結果
  • サーマルスロットリング

この問題は、パッドが加えられる力に対して硬すぎたり、最大ギャップに対して薄すぎたりする場合によく発生します。.

適切な圧縮を行うとどうなるのか?

適切な圧縮を行うことで、パッドが表面の凹凸を埋め、接触面積を増やし、空隙を減らすことができます。通常、接触が改善されるにつれて熱インピーダンスは低下します。.

適切な圧縮範囲は、以下の要因によって決まります:

  • パッドの硬度
  • パッドの厚さ
  • ギャップ許容差
  • 接触面積
  • 表面粗さ
  • 組立力
  • 構成要素の脆弱性
  • 長期圧縮永久ひずみ

HakTakの記事 圧縮がサーマルパッドの性能に与える影響 この関係について、さらに詳しく説明しています。.

圧縮しすぎるとどうなるのか?

過度な圧縮は、短期的な熱試験では良好な結果を示すかもしれませんが、アセンブリを損傷させたり、長期的な信頼性を低下させたりする可能性があります。.

過度の圧縮により、次のような問題が生じる可能性があります:

  • PCBの曲げ加工
  • 部品のひび割れ
  • はんだ接合部の応力
  • 住宅の変形
  • パッドの押出成形
  • 素材の破れ
  • 寸法管理の喪失
  • エージング後の圧縮永久ひずみ

だからこそ、硬度の選定にあたっては、熱的および機械的な検証の両方を含める必要があるのです。.

硬度および接着層の厚さ

ボンディングライン厚(BLT)とは、組み立て後のサーマルパッドの最終的な厚さを指します。これは、熱性能において最も重要な要素の一つです。.

シンプルなインターフェースにするには:

R = t / (k × A)

場所:

  • R は熱抵抗である
  • t はボンドラインの厚さです
  • k は熱伝導率である
  • A は接触面積です

最終的なボンディングラインが太いほど、熱抵抗は大きくなります。最終的なボンディングラインが細い場合、接触が完全に保たれている限り、通常、熱抵抗は小さくなります。.

硬さは最終的なBLTに影響を与えます。これは、同じ力が加わった場合、柔らかいパッドほど圧縮されやすく、硬いパッドほど圧縮されにくいためです。.

つまり、公称厚さが同じ2つのパッドであっても、最終的なボンディングラインの厚さが異なる場合があります。柔らかい2.0 mmのパッドは1.4 mmまで圧縮されるのに対し、硬い2.0 mmのパッドは同じ力が加わっても1.8 mmまでしか圧縮されないことがあります。その結果、最終的な熱抵抗には大きな差が生じる可能性があります。.

より詳しい説明については、HakTakのガイドをご覧ください ボンドラインの厚さが熱性能に与える影響.

用途別:ソフトパッドとハードパッドの比較

業界によって、求められるパッドの特性は異なることがよくあります。.

用途共通のニーズソフトパッドの利点ハードパッドの利点
パワーエレクトロニクス断熱と熱伝達部品への負荷を軽減する制御された圧力下での安定した形状
LEDモジュール統一連絡先表面の凹凸に密着しますフラットモジュールへの取り付けが容易
通信機器長期的な信頼性筐体の公差に対応寸法の再現性の向上
EV用電子機器振動および温度サイクル試験動きを吸収し、許容範囲を広げる制御されたモジュールスタックで役立つ
AIサーバー高出力密度低圧の接触点の改善に役立ちますパッドの正確な配置をサポートします
バッテリー管理システム複数のコンポーネントの高さギャップ許容度の向上予測可能な住宅不足の解消に役立つ
産業用制御システムさまざまな機械的条件凹凸のあるハウジングにも対応手作業による組み立てがより簡単になる
手直し残留物が残ったり、変形したりする可能性がありますきれいに取り除くのが簡単な場合が多い
最適な活用例壊れやすく、不均一で、低圧の組立品制御可能で、再現性があり、機械的に安定したアセンブリ

この表はあくまで参考です。最終的な選定は、常に実際の組立形状と圧力に基づいて行う必要があります。.

電気絶縁性と硬度

多くの熱伝導パッドは電気絶縁性を備えています。パワーエレクトロニクス分野では、パッドに熱伝導と電気絶縁の両方の機能を兼ね備えることが求められる場合があります。.

硬度は、圧縮や最終的な厚さに影響を与えるため、間接的に絶縁性に影響を及ぼす可能性があります。圧縮後のパッドが薄いほど熱伝導性は高くなりますが、それでも絶縁耐力の要件を満たす必要があります。厚みのある、あるいは硬いパッドは物理的な分離効果を高めることができますが、熱抵抗が増加する可能性があります。.

エンジニアは以下を確認する必要があります:

  • 絶縁耐力
  • 体積抵抗率
  • 絶縁破壊電圧
  • 最終圧縮厚さ
  • 断熱材に対する圧縮の影響
  • 熱サイクル後の経時変化

MOSFET、IGBT、インバータ、電源、およびLEDドライバについては、熱伝導パッドの選定を、電気的安全要件と併せて検討する必要があります。.

硬度と熱伝導率のトレードオフ

熱伝導パッドの配合には、セラミック粒子、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、グラファイト、その他の材料といった熱伝導性充填剤がしばしば使用されます。充填剤の含有量を増やすと熱伝導率は向上しますが、その一方で、硬度、柔軟性、粘着性、および加工性にも変化が生じる可能性があります。.

これにより、次のような一般的なトレードオフが生じます:

  • 充填材の含有量を増やすと、W/mKの値が高くなる可能性があります。.
  • 充填剤の含有量を増やすと、パッドの硬さが増すこともあります。.
  • 硬めのパッドの場合、しっかりと接触させるには、より強い力を加える必要があるかもしれません。.
  • 圧力が制限されている場合、実際の熱性能が低下する可能性があります。.

そのため、実際のデバイスにおいては、W/mK値の高い硬いパッドが、W/mK値が低く柔らかいパッドよりも優れた性能を発揮しない場合があるのです。.

熱伝導率はスクリーニングには有用ですが、最終的な選定には、実際の圧力条件下での熱インピーダンスの方がより有用です。熱伝導性電気絶縁材料の熱伝達特性については、一般的にASTM D5470が参照されており、これはTIMのインピーダンスおよび見かけの熱伝導率の試験にも適用されます。ASTMの公式ページをご覧ください: ASTM D5470.

より広範なポリマーの熱的特性試験については、ISO 22007-2において、プラスチックの熱伝導率および熱拡散率を測定するための過渡平面熱源法が規定されています。ISOの公式参照: ISO 22007-2:2022.

ソフトタイプとハードタイプのサーマルパッドの選び方

実用的な選定プロセスは、機械的インターフェースから始めるべきである。.

手順 1:隙間の範囲を測定する

公称CAD寸法のみを使用しないでください。最小、公称、および最大の隙間を測定または計算してください。.

以下を含める:

  • 部品の寸法公差(高さ)
  • PCBの厚さの公差
  • はんだの高さ
  • ハウジングの許容差
  • ヒートシンクの平坦度
  • ねじのトルク変動
  • 熱膨張

隙間がかなり大きい場合は、柔らかいパッド、サーマルパテ、または隙間充填材が必要になる場合があります。.

ステップ 2:利用可能な圧力を定義する

アセンブリ内で実際に利用可能な圧力を推定してください。硬いパッドは、試験治具では良好な性能を発揮しても、加える力が限られている製品では性能が低下する可能性があります。.

質問:

  • 許容されるネジの締め付けトルクはどれくらいですか?
  • ハウジングの剛性はどの程度ですか?
  • PCBは曲げられますか?
  • 部品は壊れやすいですか?
  • 圧力は均等に分散されていますか?

ステップ3:硬度と圧縮率を一致させる

入手可能な場合は、圧縮・たわみデータを確認してください。パッドは、過度な応力を生じさせることなく、目標の圧縮量に達する必要があります。.

パッドが柔らかすぎると、ハンドリングや安定性が損なわれる可能性があります。硬すぎると、接地性能が低下する可能性があります。.

ステップ4:熱インピーダンスの比較

W/mKだけでなく、現実的な圧力と厚さにおける熱インピーダンスを比較してください。.

有用なデータには、次のようなものがあります:

  • 熱インピーダンスと圧力の関係
  • エージング前後の熱抵抗
  • 最終圧縮厚さ
  • 圧縮永久ひずみ
  • 圧縮後の絶縁耐力

ステップ 5: 実際のアセンブリで検証する

最終的な検証には、実際のデバイスのテストを含める必要があります。.

テスト:

  • コンポーネントの温度
  • ヒートシンクの温度
  • 熱サイクル
  • 振動
  • 圧縮永久ひずみ
  • 手直し
  • 電気絶縁
  • 生産の再現性

ソフト型とハード型のサーマルパッド比較表

設計条件より良い出発点理由
組み立て圧力が低い柔らかい保温パッド低荷重下での圧縮および接触
壊れやすい部品柔らかい保温パッド応力集中を低減する
凹凸のある路面柔らかい断熱パッドまたはパテより優れたフィット感
厳密に制御されたギャップより硬い熱伝導パッド寸法安定性の向上
自動配置より硬い熱伝導パッド取り扱いや位置合わせがより簡単
高い誘電率要件最終的な厚さ次第です圧縮後は断熱性能を確認しなければならない
高出力密度インピーダンスによって異なります導電率、BLT、そして圧力はすべて重要である
頻繁な手直し多くの場合、硬めのパッドよりきれいに取り除ける場合があります
多段式プリント基板ソフトパッド、パテ、または隙間埋め材許容誤差の補正精度の向上

エンジニアが避けるべきよくある間違い

最初の間違いは、手触りで硬さを選んでしまうことです。「手触りが良い」パッドでも、実際の圧力や温度条件下では十分な性能を発揮できない場合があります。.

2つ目の間違いは、硬度を確認せずにW/mK値が最も高いパッドを選んでしまうことです。熱伝導率の高いパッドは、その組み立てには硬すぎる可能性があります。.

3つ目の過ちは、長期的な安定性を確認せずに、不十分な機械設計を柔らかいパッドで補おうとすることです。.

4つ目の間違いは、圧縮永久歪みを無視することです。柔らかいパッドは、長期間の圧縮や熱にさらされると、復元力を失う可能性があります。.

5つ目の間違いは、尺度を確認せずに硬度値を比較してしまうことです。ショア00とショアAの値は互換性がありません。.

6つ目の間違いは、実験室の高圧条件下でのみ試験を行うことです。実際の製品では、はるかに低い圧力がかかる可能性があります。.

7つ目の間違いは、ある1つのパッドの硬さがすべての製品ファミリーに通用すると仮定してしまうことです。デバイスごとに、求められる圧縮特性は異なります。.

ソフトおよびハードタイプのサーマルパッドのテスト

試験は、最終組立の状態を反映したものでなければならない。.

有用な検査には、次のようなものがあります:

  • 硬度試験またはデュロメーター試験
  • 圧縮・たわみ試験
  • 熱インピーダンス試験
  • 絶縁耐力試験
  • 圧縮永久ひずみ試験
  • 熱サイクル
  • 振動試験
  • デバイスレベルの温度試験

硬度試験は材料の軟らかさを分類するのに役立ちますが、それだけではエンジニアに最終的な熱的性能を直接示すものではありません。ASTM D2240規格自体にも、圧痕硬度は弾性係数や粘弾性挙動などの要因に依存すること、また異なる種類の硬度計による測定値を単純に同等とみなすべきではないことが明記されています。.

TIMの選定にあたっては、硬度データに加え、熱インピーダンスおよび実際の組立試験の結果を総合的に考慮する必要があります。.

HakTakの視点

HakTakでは、ソフトタイプのサーマルパッドとハードタイプのサーマルパッドは、単に「良い」か「悪い」という選択の問題ではなく、それぞれ異なるエンジニアリングツールとして扱われています。.

柔らかいパッドは、低応力の接触、不均一な隙間の充填、あるいは限られた圧力下での優れた追従性が求められる設計において有用です。一方、硬めのパッドは、組み立て時に隙間が制御されており、十分なクランプ力が確保され、かつ製造工程でクリーンな取り扱いやすさや安定した形状が求められる場合に有用です。.

確実な選定を行うため、技術者は以下の情報を提供する必要があります:

  • 最小、公称、および最大のギャップ
  • 接触面積
  • 熱源出力
  • 利用可能な圧力またはねじ締めトルク
  • 構成要素の脆弱性
  • PCBの剛性
  • 表面平滑度
  • 電気絶縁の要件
  • 動作温度範囲
  • 温度サイクルおよび振動に関する要件
  • 期待値の見直し
  • 製造方法

この情報をもとに、サプライヤーは、厚さ、硬度、導電率、圧縮範囲、および材料の種類について、最適な組み合わせを提案することができます。.

最高の熱伝導パッドとは、必ずしも最も柔らかいパッドや最も硬いパッドとは限りません。それは、アセンブリを損傷させることなく、安定した接触と低い熱インピーダンスを実現するパッドのことです。.

結論

ソフトタイプの熱伝導パッドとハードタイプの熱伝導パッドは、いずれも電子機器の冷却において重要な役割を果たしています。.

柔らかい熱伝導パッドは、通常、隙間が不均一な場合、低圧での組み立て、壊れやすい部品、および高い追従性が求められる表面に適しています。一方、硬い熱伝導パッドは、隙間を厳密に制御する必要がある場合、安定した生産工程、精密な型抜きによる配置、および機械的に支持された組み立てに適しています。.

硬度は、圧縮、接触抵抗、最終的な接着層の厚さ、機械的応力、取り扱い性、および信頼性に影響を与えます。硬度は、厚さ、熱伝導率、熱インピーダンス、圧力、および電気絶縁性の要件と併せて選定する必要があります。.

エンジニアにとって、最適な判断は硬度だけに基づいて行われるものではありません。適切な熱伝導パッドとは、圧縮、エージング、熱サイクル、および量産組立を経て、実際のデバイス内で最高の性能を発揮するものです。.

よくある質問

柔らかいサーマルパッドは、硬いサーマルパッドよりも優れているのでしょうか?

隙間が不均一な場合や、壊れやすい部品、低圧での組み立てには、柔らかいサーマルパッドが適しています。隙間が適切に管理されており、組み立て時に十分な圧力をかけられる場合は、硬めのパッドが適しています。.

柔らかい熱伝導パッドの方が熱伝導性は高いのでしょうか?

必ずしもそうとは限りません。柔らかいパッドは接触性を向上させる可能性がありますが、熱伝導率、厚さ、圧力、および最終的な熱インピーダンスも性能を左右します。.

熱伝導パッドが硬すぎるとどうなるのでしょうか?

熱伝導パッドが硬すぎると、十分に圧縮されず、空気の隙間が残って接触抵抗が増加する可能性があります。また、部品にストレスがかかったり、PCBが曲がったりする可能性もあります。.

熱伝導パッドが柔らかすぎるとどうなるのでしょうか?

柔らかすぎるパッドは、変形、破れ、ずれ、残留物の付着、あるいは寸法安定性の低下を引き起こす可能性があります。また、長期間使用すると圧縮永久歪みが生じる場合もあります。.

サーマルパッドの硬さはどのように測定されるのですか?

サーマルパッドの硬度は、多くの場合、ショア硬度やデュロメーター硬度を用いて測定されます。柔らかい材料にはショア00が、より硬いエラストマーにはショアAが用いられることがあります。.

サーマルパッドは、W/mK値で選ぶべきか、それとも硬度で選ぶべきか?

両方を併用しますが、どちらか一方だけに頼ってはいけません。最終的な選定にあたっては、熱インピーダンス、圧縮、ボンディングラインの厚さ、ギャップの許容誤差、および信頼性を考慮する必要があります。.

量産には、硬質のサーマルパッドの方が適しているのでしょうか?

硬めのパッドは、生産工程において取り扱いや位置合わせ、検査が容易になる場合があります。ただし、良好な熱接触を確保するためには、十分な圧縮性がある必要があります。.

隙間が不均一な場合、どの熱伝導パッドが適していますか?

隙間が中程度に不均一な場合は、一般的に柔らかい熱伝導パッドの方が適しています。隙間の不均一性が著しい場合や、部品の高さが異なる場合は、熱伝導パテやギャップフィラーの方が適している場合があります。.

柔らかいサーマルパッドは、部品に損傷を与える可能性がありますか?

柔らかいパッドは通常、機械的応力を軽減しますが、過度な圧縮は依然として問題を引き起こす可能性があります。組み立て時の圧力および最終的な厚さは、検証を行う必要があります。.

パッドの硬度を選ぶには、どのようなデータを提供すればよいですか?

ギャップの範囲、接触面積、熱負荷、許容圧力、部品の脆弱性、表面平坦度、断熱要件、動作温度、および信頼性要件を明記してください。.

ジェレミーは、熱伝導材、電子用接着剤、およびカスタム材料ソリューションを取り扱うエンジニアや調達チーム向けに、Haktakの技術ガイドを執筆しています。.

How to Select Vacuum-Compatible Thermal Grease
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