パワーモジュール用サーマルグリース：選定ガイド

パワーモジュール用のサーマルグリースは、モジュールのベースプレートとヒートシンク、あるいは液冷式コールドプレートの間の微細な隙間を埋めます。閉じ込められた空気を熱伝導率の高い材料に置き換えることで、界面抵抗を低減し、IGBT、SiC MOSFET、およびインテリジェントパワーモジュールからの熱放散を促進します。 適切な製品とは、単にW/mK値が最も高いグリスというだけではありません。実際の組み立てにおいて、薄く、完全で、安定した界面を形成できるグリスこそが最適なのです。.

この違いは重要です。ヒートシンクの均一性が欠けていたり、塗布層が厚すぎたり、ネジの締め付け順序によってベースプレートが曲がったり、あるいは熱サイクル中にグリースが移動したりすると、優れたコンパウンドであっても性能が低下してしまう可能性があります。つまり、モジュール、グリース、冷却面、取り付け金具、および塗布工程は、一つのシステムとして機能するのです。.

本ガイドでは、そのシステムの選定方法について解説します。比較すべき材料特性、現実的なボンディングラインの管理、ステンシル印刷、一般的な故障モード、代替案、規格、および生産適格性について取り上げています。モジュールメーカーの取り付け指示書は、その形状および固定要件に関する最終的な指針として常に遵守してください。.

パワーモジュールアセンブリにおいて、サーマルグリースはどのような役割を果たすのでしょうか？

熱伝導グリース自体はモジュールを冷却するものではありません。これは、モジュールとクーラーの接合部における接触性を向上させるものです。機械加工された金属表面でさえ、凹凸やわずかな形状誤差が存在します。乾燥した2つの表面を互いに締め付けると、こうした凹凸によって断熱性の空気が閉じ込められてしまいます。 グリスは表面を濡らし、微細な隙間を埋めることで、熱がより連続的に伝わる経路を作り出します。.

半導体接合部から冷却剤または空気への熱伝達経路

熱は半導体の接合部から発生します。その後、ダイアタッチ、基板、内部導体、および設置されている場合はベースプレートを経て伝播します。そこから、熱伝導材を通過してヒートシンクまたはコールドプレートに入り、最終的に空気や冷却液へと放出されます。.

グリースはその経路のごく一部に過ぎませんが、ボトルネックになる可能性があります。これを、2つの配管の間のガスケットのようなものと考えてみてください。ガスケットは短いですが、フィット感が悪いと流れ全体が妨げられてしまうことがあります。.

エンジニアは通常、いくつかの抵抗項を追跡します：

• Rth(j-c): モジュール内部の接合部とケース間の熱抵抗。.
• Rth(c-h): ケースとヒートシンク間の抵抗は、界面の影響を強く受ける。.
• Rth(h-a) あるいは、冷却器から流体への抵抗：冷却装置からの熱放散。.
• Rth(j-a): 接合部から周囲環境に至る経路全体。.

グリースの選定は主に、 Rth(c-h), …とはいえ、温度の問題についてはスタック全体にわたって調査を行う必要があります。優れた熱伝導材（TIM）であっても、サイズが不十分なコールドプレートや冷却液の流れが悪い状態を補うことはできません。.

ベースプレート付きモジュールとベースプレートなしモジュールでは、異なる考え方が必要となる

従来のIGBTモジュールには、熱を拡散させ、取り付け面を提供する金属製のベースプレートが採用されている場合があります。一部の新しいSiCモジュールでは、熱容量や内部抵抗を低減するために、より薄いベースプレート、露出したセラミック構造、あるいはベースプレートレス設計が採用されています。こうした設計では、局所的な圧力、平坦度、および絶縁要件に対してより敏感になる場合があります。.

熱伝導グリースが電気的絶縁を提供すると想定しないでください。多くのグリースは電気的に不導電性ですが、薄いグリース層が自動的に認定された絶縁バリアとなるわけではありません。絶縁が安全設計の一部である場合は、モジュールの構造を確認し、認定された絶縁ソリューションを使用してください。.

グリース、パッド、ジェルなどについて、より広い視点から 熱伝導界面材料, 、フォーマットを決める前に、実際のギャップと電気的アーキテクチャから検討を始める。.

熱伝導率の数値ではなく、インターフェースから始めよう

熱伝導率は、熱が材料の内部をどの程度容易に伝わるかを表すものです。これは有用な指標ですが、表面の接触状態、最終的な厚さ、あるいは経年変化については表しません。組立レベルでの界面抵抗は、材料内部の抵抗と、両表面における接触抵抗を合わせたものです。 薄く連続した膜状に広がる中程度の熱伝導率を持つグリースは、厚みを残したり空隙を残したりする、W/mK値の高い製品よりも優れた性能を発揮する場合があります。.

単純化された均一な層の場合：

R = t / (k × A)

場所：

• R は、体積熱抵抗である。.
• t はボンドラインの厚さです。.
• k は熱伝導率です。.
• A が有効接触面積である。.

この式は参考になりますが、実際の接合部では接触抵抗が生じます。表面粗さ、濡れ性、圧力、フィラーの形状などが、この追加の抵抗に影響を与えます。そのため、データシートに記載されている導電率の値だけを頼りに接合部温度を予測してはなりません。.

～と～の違いは 熱伝導率と熱インピーダンス 初期スクリーニングの段階で特に有用です。.

パワーモジュール用サーマルグリースを選定する際の7つのポイント

最適なパワーモジュール用グリースとは、安定した製造プロセスと許容可能な寿命を備え、かつ所定の温度に達する材料のことです。選定にあたっては、界面熱インピーダンス、達成可能なボンディングライン、レオロジー特性、温度安定性、マイグレーション耐性、適合性、および供給管理を総合的に考慮する必要があります。単一の優れた数値だけでは、こうしたバランスの良さを代用することはできません。.

1. アセンブリレベルの熱インピーダンス

指定された厚さ、圧力、温度で測定された熱インピーダンスまたは抵抗のデータを求めるようにしてください。試験治具や表面仕上げも結果に影響するため、同等の条件で比較してください。サプライヤーによって測定方法が異なる場合、順位付けには化合物そのものと同じくらい、測定方法の影響が反映されている可能性があります。.

実用的なスクリーニング試験では、代表的な金属表面と複数の接合ラインを使用します。最終承認試験では、実際のパワーモジュールとクーラーを使用します。冷却液またはヒートシンクの温度、モジュール筐体の温度、および利用可能な場合は再現性のある電気式温度計の測定値を記録してください。.

2. 達成可能な接着層の厚さ

グリースは、体積抵抗を抑えるのに十分なほど薄く、かつ実際の表面の凹凸を埋めるのに十分なほど厚い場合に、最高の性能を発揮します。得られる接着ラインは、以下の要因によって決まります：

• モジュールおよび冷却面の平坦度。.
• 表面粗さおよびうねり。.
• 取り付け圧力とネジの位置。.
• グリースの粘度、降伏応力、および充填剤の粒子径。.
• ステンシルパターン、堆積量、およびスクイーズフロー。.

その 接着面の厚さが熱性能に及ぼす影響 は、購入者が予想するよりも厚いことがよくあります。組み立て済みの接合部を詳しく確認する前に、名目上の被膜厚さを選定してはいけません。.

3. 粘度、チクソトロピー性、およびステンシル印刷適性

粘度は、流動抵抗の一瞬の状態を表すに過ぎません。チクソトロピーとは、材料がせん断力の下でどのように変化し、その力が除去された後に元の状態に戻るかを表す性質です。印刷可能なグリースは、ステンシルの開口部を確実に充填し、きれいに剥離し、取り付け前にパターンを維持し、クランプ時にあちこちに流れ出ることなく均一に広がる必要があります。.

自動ディスペンシングについては、圧力の安定性、ビードの連続性、ノズルサイズ、充填材の沈降、および休止後の起動状態を確認してください。ステンシル印刷については、スキージの速度、角度、ステンシルの厚さ、開口部の形状、および剥離性を確認してください。材料の熱的特性が優れていても、生産ラインでは頭痛の種となることがあります。これは、誰もが認めたくないほど頻繁に起こっていることです。.

4. 動作温度範囲および最高温度範囲

パワーモジュールは、継続的な発熱、短時間の過負荷、および繰り返される電源オン・オフサイクルにさらされます。データシートに記載されている温度範囲が広いからといって、長年にわたるサイクル使用においても粘度や界面抵抗が安定しているとは限りません。.

実際のプロファイルを定義します：

• 通常の場合および気温が低い場合。.
• 最大連続使用温度。.
• 短時間の最高気温。.
• 起動および停止の頻度。.
• 温度変動と保持時間。.
• 予想耐用年数。.

可能であれば、エージング後のデータも要求してください。そして、サイクル開始直前だけでなく、サイクル終了後も熱測定を繰り返してください。.

5. ポンプアウト、乾燥、オイルブリード、および揮発性

これらの用語は、それぞれ異なる問題を指しています：

• 汚水排出 これは、繰り返される膨張、収縮、および圧力変化によって引き起こされる材料の変位である。.
• 乾燥 これは、界面が充填材を豊富に含み、弾力性が低下するまで、搬送流体が失われたり再分配されたりする現象である。.
• オイルブリード 液相の明らかな分離または移動が見られる。.
• ボラティリティ 熱や低圧によって促進される、低分子量成分の損失のことである。.

サイクリング後は、高温になる部分やエッジ周辺にグリースが安定して塗布されているか確認してください。初期の抵抗は低いものの、使用中に活性領域から移動してしまうグリースは、実使用において低抵抗の解決策とはなりません。.

6. 電気的および化学的適合性

グリースが電気絶縁性であるか、わずかに導電性があるか、あるいは熱接触専用に設計されているかを確認してください。また、コーティング、プラスチック、ラベル、シール、コネクタ、洗浄剤との相互作用についても確認してください。光学面、リレー接点、塗装や接着作業の近くでは、シリコーンオイルの移行が許容できない場合があります。そのような場合は、以下の点を評価してください。 シリコーンフリーの熱伝導グリス あるいは、別の制御化学法を用いたTIM。.

7. 製造および供給の管理

サプライヤーは、サンプル用シリンジ以外にも対応できる必要があります。生産計画において必要な要件は以下の通りです：

• 印刷機や充填機に適した包装。.
• 保存温度および保存期間。.
• 調整、混合、または脱気に関する手順。.
• バッチのトレーサビリティおよび証明書データ。.
• ロット間のレオロジー特性および熱的制御。.
• 変更通知に関する方針。.
• ステンシルおよび検証試験に関する技術サポート。.

IGBTやSiCパワーモジュールに塗布するサーマルグリースの厚さはどれくらいが適切か？

すべてのIGBTやSiCパワーモジュールに共通するグリースの厚さの基準値は存在しません。多くのメーカーの事例では、その厚さは数十～数百マイクロメートル程度ですが、許容値は特定のモジュール、クーラー表面、および塗布パターンによって異なります。モジュールの取り付けマニュアルに従い、圧縮された界面の状態と熱伝導の結果を確認してください。.

例えば、富士電機は、特定の産業用IGBTモジュールについて、100±30マイクロメートルといった例を含め、約100マイクロメートルという指針を公表しています。三菱の資料には、一部のモジュールファミリーについて50～100マイクロメートルと記載されていますが、他のファミリーではより広い範囲が用いられています。 マイクロチップ社は、特定のモジュールおよび方法について最小値を文書化しています。これらの数値はあくまで一例であり、業界共通の規則というわけではありません。.

また、堆積膜の厚さと実装時のボンディングラインの厚さを区別する必要があります。ステンシルを使用すると、隙間のあるパターン状の堆積膜が形成されます。実装の際、グリースが広がり、堆積膜の隆起部分が押しつぶされます。ステンシルの厚さだけを測定しても、最終的な界面の状態は把握できません。.

グリースの使用量の簡単な見積もり

大まかな見積もりとしては：

質量 = 被覆面積 × 平均堆積厚さ × 密度

ある印刷パターンの有効被覆面積が90 cm²、平均堆積厚さが0.010 cm、グリースの密度が2.6 g/cm³であると仮定する：

質量 = 90 × 0.010 × 2.6 = 2.34 g

これは製造開始時の目安となる数値であり、承認済みの仕様ではありません。パターンの開口部、スクイーズアウト、および実装後のボンディングラインによって、実際の結果は異なります。印刷前後のモジュールの重量を測定することは、目視による大まかな判断よりも、堆積した質量をより一貫して把握できるため、生産工程における有用なチェック手段となります。.

その 富士電機 取り付け説明書 グリースの厚さ、ヒートシンクの平坦度、表面粗さ、および固定方法を、なぜ総合的に考慮する必要があるのかを示してください。.

ヒートシンクの平坦度、表面粗さ、および取り付け圧力は、TIM選定の重要な要素です

冷却面の状態によっては、適切なグリースでも性能が低下してしまうことがあります。平坦度誤差が大きすぎると、局所的に厚みが出たり、乾式接触が生じたりします。表面粗さが増すと、表面の谷を埋めるために必要なグリースの量が増加します。締め付けが不均一だと圧力が変化し、モジュールのベースプレートが歪む可能性があります。グリースとステンシルを固定する前に、これらの機械的条件を明確に定義しておいてください。.

平坦度と粗さ

平坦度は、取り付け面全体にわたる形状誤差を表します。粗さは、加工によって生じた微細な凹凸を表します。どちらも接触に影響を及ぼしますが、その影響の仕方は異なります。研磨された表面であっても反りが生じることがあり、平坦な表面であっても粗さが大きすぎる場合があります。.

都合の良い小さな部分だけでなく、モジュール全体の設置面を点検してください。モジュールメーカーは、自社製品の許容平坦度や表面粗さを規定していることがよくあります。他のモジュールファミリーの数値をそのまま採用するのではなく、メーカーが指定した許容範囲に従ってください。.

トルクと締め付け順序

取り付けネジは通常、段階的に、かつモジュールメーカーが指定した順序に従って締め付ける必要があります。他の箇所よりも先に一隅を完全に締め付けると、モジュールが傾いたり曲がったりしたり、グリースが閉じ込められたりして、接着面が不均一になる恐れがあります。.

工具、トルク、ねじの状態、ワッシャーの重ね方、および座面を確認してください。試作段階では、作業順序に印をつけ、実際のトルク値を記録してください。基本的なことのように思えますが、こここそが、気づかないうちにばらつきが生じやすい箇所なのです。.

接点パターンの検査

試験用の検証アセンブリを組み立てます。指定されたパターンを適用し、モジュールを貼り付けた後、慎重に剥がして、両面への転写状態を点検します。未被覆部分、気泡の混入、端部の接着不良、および過剰なはみ出しがないかを確認してください。.

目視検査と、温度マッピング、熱電対、あるいはモジュール固有の温度依存性のある電気的パラメータを組み合わせて使用します。見た目がきれいな分布パターンは有用ですが、最終的には熱的な結果が決め手となります。.

ステンシル印刷と、ローラー、スパチュラ、自動塗布の比較

ステンシル印刷は、大きなベースプレート全体にわたって塗布位置と塗布量を制御できるため、パワーモジュールに広く採用されています。モジュール専用のパターンを用いることで、グリースを薄い層に広げつつ、空気が逃げる経路を確保することができます。試作段階ではローラーやスパチュラも使用可能ですが、作業者によるばらつきが生じやすくなります。 パターンと材料が一体となって設計されている場合、自動ディスペンシングが有効です。.

OEMガイダンスにステンシル印刷が記載されている理由

パワーモジュールは、デスクトップ用プロセッサに比べてサイズが大きく、構造も異なります。趣味の動画では問題ないように見えるドットやXのパターンは、幅の広いIGBTベースプレートの製造方法としては適していません。.

ステンシルには次のような利点があります：

• 再現性のある堆積質量。.
• 穴やエッジ周辺の侵入防止制御。.
• 散布用の島状エリアまたは経路を指定する。.
• 検査とオペレーターの研修を迅速化します。.
• 開口径、ステンシルの厚さ、および堆積量との間に測定可能な相関関係がある。.

インフィニオンの スクリーン印刷用ステンシルに関するアプリケーションノート ステンシル形状およびプロセス制御がモジュールごとに異なる性質を持つことを示している。.

別の方法が許容される場合

モジュールメーカーが許可している場合、ローラーや制御されたスパチュラは、試作、メンテナンス作業、あるいは少量生産において実用的です。ディスペンシングは、ビードが空気を閉じ込めることなく完全に覆い尽くすよう融合する場合、自動化ラインに適している可能性があります。あらかじめ塗布されたTIMを使用すれば、社内の印刷工程を完全に省略することができます。.

どの方法を採用する場合でも、堆積させる質量、位置、検査基準、および実装結果を明確に定義してください。「薄く塗布する」というのは指示ではありますが、それだけではまだプロセスとは言えません。.

実際の生産工程

1. モジュールのベースおよび冷却面に損傷や汚れがないか点検してください。.
2. 認定された資材を使用して両面を清掃し、完全に乾かす。.
3. グリースは、その保管および取り扱いに関する指示に従って適切に処理してください。.
4. モジュール専用のステンシルまたはディスペンシング治具の位置を合わせます。.
5. 所定のパターンを印刷または吐出します。.
6. 位置、完全性、および堆積質量を確認する。.
7. 指定されたネジの締め付け順序とトルク値に従って、モジュールを取り付けてください。.
8. 検証用ユニットにおいて、転写パターンおよび熱性能を確認する。.

一般的な取り扱いに関する背景情報については、Haktakのガイドを参照してください。 サーマルグリースの塗布.

パワーエレクトロニクスにおける一般的なサーマルグリースの故障モード

熱伝導グリースの不具合の多くは、劇的な材料劣化ではなく、界面での不具合によるものです。一般的な兆候としては、温度の上昇や変動、乾燥しているように見える部分、端部への堆積、グリースの滲み出し、あるいは汚染などが挙げられます。根本的な原因は、塗布量、ステンシル、表面、実装プロセス、経年劣化、あるいは冷却装置にある可能性があります。すぐに製品そのものを非難する前に、これらの兆候をしっかりと診断してください。.

油が多すぎる

層が厚すぎると熱抵抗が増大します。また、ベースプレートの外側にはみ出したり、周辺の表面を汚したり、メンテナンスの妨げになったりすることもあります。グリースを多く塗ったからといって、冷却効果が向上するわけではありません。このグリースは空気の代わりとなるものであり、厚い熱拡散板になるためのものではありません。.

グリースの量が少なすぎる、または濡れが不十分

塗布量が不十分だと、特に反ったベースプレートや表面が粗いクーラーの上などで、空気の溜まりが生じる可能性があります。局所的に乾燥した部分があると、モジュールの平均温度が問題ないように見えても、ホットスポットが発生することがあります。ステンシルの剥離不良や、ディスペンシングビードの途切れも、同様の症状を引き起こす可能性があります。.

排出と縁部への堆積

加熱・冷却サイクルが行われるたびに、モジュールとクーラーはそれぞれ異なる程度に膨張します。このわずかな相対的な動きによって、安定性の低いグリースが活性領域から押し出されてしまうことがあります。このサイクルが何度も繰り返されると、材料が端部に集中し、中心部が薄くなったり乾燥したりする可能性があります。.

乾燥、油分離、および粘度変動

熱によって、キャリア流体が再分布したり除去されたりすることがあります。その結果、残った充填剤が豊富な層は、変化する表面を濡らす能力が低下します。また、オイルブリードが界面の外側へ移動することもあります。エージングの前後に、質量、外観、および熱抵抗を確認してください。.

表面処理や取り付けの精度が不十分

平坦度、粗さ、洗浄状態、ネジの締め付けトルク、ステンシルの位置合わせにおけるばらつきは、しばしば材料のばらつきのように見えます。適切な根本原因調査では、これらの記録をシリアル番号ごとの熱データと照らし合わせて比較します。.

熱伝導グリース対相変化材料、サーマルパッド、およびグラファイト

熱伝導グリースは通常、優れた濡れ性が求められる、薄く締め付けられた界面において最も効果を発揮します。しかし、すべてのモジュールにおいて必ずしも最適であるとは限りません。相変化材料は取り扱いを簡素化でき、パッドは大きな隙間を埋めることや、設計上の絶縁機能を提供することができ、グラファイトは熱を横方向に拡散させることができます。実際の形状、電気的要件、生産フロー、および寿命プロファイルを比較検討してください。.

A 相変化型熱伝導材料 事前に塗布された層がきれいであり、グリースの移動に対する耐性がより高いことが求められる場合には、この方法が有効である可能性があります。活性化温度、圧力、および表面接触状態を確認してください。.

パッドは、測定可能な隙間や部品の高さばらつきがある場合に有用です。ただし、設計変更なしに薄いグリース接合部の直接的な代替品となるわけではありません。グラファイトは高度な異方性を示すため、横方向の導電性が優れているからといって、必ずしも面内界面抵抗が低いとは限りません。.

パワーエレクトロニクス分野における応用例

パワーモジュール用グリースは、牽引用インバータ、産業用ドライブ、再生可能エネルギー用コンバータ、UPSシステム、その他の大電流機器に使用されています。選定の考え方は似ていますが、主な負荷条件が異なります。自動車システムでは、過酷なサイクル特性と汚染物質の制御が重視されます。産業用システムでは、長寿命、修理のしやすさ、およびプロセスの再現性が優先される場合があります。再生可能エネルギー用機器では、幅広い周囲環境条件や遠隔操作が加わります。.

EV用駆動インバータおよび車載充電器

EV用インバータには、液体冷却プレートに取り付けられたSiCまたはIGBTモジュールが使用される場合があります。電力密度が高いため、インターフェースのわずかな変化でも接合部温度に顕著な影響が現れます。認定試験では、冷却液の条件、パワーサイクリング、振動、および化学的適合性を組み合わせて評価する必要があります。また、グリースは、管理された自動車用組立工程に適したものでなければなりません。.

産業用モーター駆動装置およびサーボシステム

産業用ドライブは長時間稼働し、ほこりや振動にさらされたり、メンテナンスが不定期に行われたりすることがあります。カタログ上の最高導電率を追求するよりも、ステンシル塗布の一貫性と安定した耐熱性を確保する方が、多くの場合、より有用です。リワークや現場での交換作業においても、量産時と同様に管理された量の材料を使用する必要があります。.

太陽光発電用インバータおよび蓄電用PCS

太陽光発電および蓄電池システムは、毎日の温度変化や周囲温度の大きな変動にさらされています。ポンプの排出および乾燥に関するスクリーニングには、十分な注意を払う必要があります。Haktakのガイドでは、 インバータ用熱伝導グリス この運用上の背景について、さらに詳しく解説しています。.

UPS、溶接用電源、高出力電源

これらのシステムでは、過渡負荷が高く、強制空冷または液体冷却が採用されている場合があります。ピーク時の温度、取り付け圧力、および冷却器の能力を確認してください。短時間の過負荷は電気的には許容範囲内であっても、インターフェース温度に激しい変動を引き起こす可能性があります。.

試験基準と現実的な認定計画

サーマルグリースがパワーモジュールの下で機能することを証明する単一の認証書など存在しません。標準的な試験方法により、材料データは比較可能ですが、最終的な組立試験によって界面の適合性が実証されます。合理的な計画では、データシートの確認から始まり、管理された材料試験、工程能力の評価、代表的なモジュールの試験、そしてエージング試験へと進めます。環境ストレス試験の実施後は、性能を再測定してください。.

ASTM D5470 および TIM 特性の測定

ASTM D5470 この規格は、熱伝導性材料の定常状態における熱伝達特性について広く参照されています。この規格を用いることで、制御された条件下における熱インピーダンスおよび見かけの熱伝導率を導き出すことができます。また、ASTMは、理想化された手法では実際のあらゆる界面を再現できるわけではないことを明確にしています。表面仕上げ、圧力、厚さ、および試験片の作製方法は、依然として重要な要素となります。.

JESD51における熱測定の概念

JEDEC JESD51 ファミリーは、半導体の熱特性評価に関する概念と手法を規定しています。これらは、接合部温度の測定や熱ネットワークの計画を行う際に役立ちます。これらは、単独での熱伝導グリースの認証基準ではありません。デバイスおよび試験目的に応じて、適切な手法を適用してください。.

IEC 60068 および用途別環境試験

IEC 60068の試験方法は、通常、乾熱、湿熱、温度変化、衝撃および振動試験の基礎として用いられます。製品の使用環境を反映した試験を選択してください。自動車、鉄道、再生可能エネルギー分野、あるいは顧客固有のプログラムでは、独自の試験サイクルや合格基準が追加される場合があります。.

Haktakによる概要 一般的なTIM試験基準 これにより、チームは材料特性試験と組立信頼性試験を区別することができるようになります。.

推奨される資格取得のステップ

1. ドキュメントを確認してください。. TDS、SDS、コンプライアンス、保管、保存期間、およびトレーサビリティを確認してください。.
2. TIMテストを管理下で実施する。. 複数の関連する接合ラインおよび圧力条件下で、候補材料を比較する。.
3. 出願手続きについて確認してください。. 堆積質量、位置、再現性、および欠陥を測定する。.
4. 代表アセンブリをテストしてください。. 純正のモジュール、クーラー、固定具、および冷却液または気流を使用してください。.
5. 環境ストレスを与える。. 必要に応じて、温度サイクル試験、電源オン・オフ試験、湿度試験、および振動試験を実施してください。.
6. 点検し、再度測定してください。. 熱抵抗、被覆率、ブリード、マイグレーション、および機械的状態を比較する。.

サーマルグリースのサプライヤーに何を送ればよいか

有益な提案を行うには、「W/mK値が最も高い熱伝導グリス」を求めるのではなく、まず組み立てに関する情報を提供することから始めます。モジュール、クーラー、目標温度、形状、取り付け工程、製造方法、信頼性プロファイルなどの情報を共有してください。こうした背景情報が分かれば、サプライヤーは化学組成やレオロジー特性を絞り込み、サンプルを提案し、現実的な検証計画の策定を支援することができます。.

以下の概要を作成してください：

• パワーモジュールのメーカー、部品番号、および取り付けガイド。.
• モジュールの構造、ベースプレートのサイズ、および有効放熱面積。.
• ヒートシンクまたはコールドプレートの材質、コーティング、平坦度および表面粗さ。.
• デバイスの紛失、冷却液、または周囲環境および温度制限。.
• 許容される最大インターフェース抵抗。.
• ねじの配置、締め付け順序、および推定締め付け圧力。.
• ステンシル印刷、インク印刷、ディスペンシング、またはあらかじめ塗布済みの工程が推奨されます。.
• 連続、ピーク、およびサイクリングの温度プロファイル。.
• 振動、湿度、化学物質、および想定耐用年数。.
• 電気絶縁およびシリコーンに関する制限事項。.
• 試作数量、年間生産量、包装、およびトレーサビリティに関する要件。.

極めて薄い界面が最優先される用途については、Haktakが評価を行うことができます。 低熱抵抗グリース 実際のボンドラインおよび製造方法と比較して。.

ご自身のモジュールスタック内の候補を比較する必要がありますか？ サンプルのご請求または素材の提案をご依頼ください モジュールの図面、クーラーの詳細、および動作プロファイルとともに。.

よくある質問

IGBTパワーモジュールには、どのサーマルグリスが最適ですか？

最適なグリースとは、薄くて再現性のある接着層でモジュールの目標温度を達成し、必要なサイクル試験後も安定性を維持できるものです。界面熱インピーダンス、印刷性、ポンプアウト耐性、温度安定性、および適合性を比較検討してください。厚みや塗布パターンを選択する際は、IGBTメーカーの取り付け指示に従ってください。.

パワーモジュールの下にあるサーマルグリースの厚さはどれくらいが適切ですか？

普遍的な厚さというものは存在しません。メーカーが提示する例では、多くの場合、数十～数百マイクロメートルの範囲に収まりますが、それぞれの値は特定のモジュールやクーラーの状態に依存します。モジュールの取り付けガイドに従い、堆積量を管理し、取り付け後の熱伝達パターンと熱的結果を検証してください。.

パワーモジュール用グリースにおいて、熱伝導率が高いほど常に良いのでしょうか？

いいえ。W/mKの値が高いほど効果的ですが、層が厚すぎたり、濡れ性が悪かったりすると、その効果が打ち消されてしまう可能性があります。実際の接合面における熱インピーダンスと圧力が、通常はより有用です。長期的な安定性や生産時の再現性も重要です。.

サーマルグリースはモジュールのベースプレート全体を覆うべきでしょうか？

完成したインターフェースは、意図した熱伝達領域全体を、有害な空隙を生じさせることなく効果的に覆うものでなければなりません。ただし、必ずしも実線の長方形を印刷する必要があるわけではありません。モジュール固有のステンシルパターンでは、実装時に広がっていく別々の塗布パターンを使用する場合があります。そのモジュール用に承認されたパターンに従ってください。.

ステンシル印刷は、ローラーやヘラを使った印刷よりも優れているのでしょうか？

ステンシル印刷は、インクの量や塗布位置を制御できるため、量産においては一般的に再現性が高い。モジュールメーカーが許可し、かつ結果が検査されるのであれば、試作、修理、または少量生産においては、ローラーやスパチュラの使用が認められる場合もある。この方法では、指定された実装インターフェースを実現しなければならない。.

熱サイクル中にサーマルグリースが押し出されることはありますか？

はい。繰り返し膨張・収縮を行うと、特に材料の特性、圧力、表面の動きの整合性が不十分な場合、グリースが作用すべき箇所から離れてしまうことがあります。熱サイクルまたは動力サイクルを行い、その後、塗布状態を確認し、再度熱測定を行ってください。.

パワーモジュールの熱伝導グリースは電気絶縁性がありますか？

製品によっては電気を通さないものもありますが、外観や「グリース」という言葉だけでそれを決めつけてはいけません。データシートや安全設計を確認してください。コンパウンドの層が薄い場合、必要な絶縁距離、沿面距離、または空気放電距離の保護要件を満たさない可能性があります。.

熱伝導グリスの代わりに相変化材料を使うべきなのは、どのような場合でしょうか？

薄いクランプ接合部において、正確な塗布、塗布量の制御、および取り扱いによるばらつきの低減を求める場合は、相変化材料の採用を検討してください。活性化温度、濡れ性、圧力、および信頼性を確認してください。室温での濡れ性や手直しのしやすさが重要な場合は、グリースの使用が依然として望ましい場合があります。.

モジュールに必要なサーマルグリースの量はどのように計算すればよいですか？

有効被覆面積、平均堆積厚さ、および材料密度から質量を見積もります。その後、実際のステンシルパターンと実装済み転写試験を用いて、その値を精緻化します。量産においては、塗布前後の部品の重量を測定することが、堆積量を監視するための実用的な方法です。.

量産前にサーマルグリースはどのように試験すべきか？

まず、材料および適合性の確認から始め、適切な厚さと圧力条件下で候補材料を比較します。次に、プロセス能力調査を実施し、実際のモジュールとクーラーの組立状態における熱性能を測定し、必要な環境サイクル試験を適用した後、最後に被覆状態を検査し、熱抵抗を再測定します。.