サーマル グリースは、サーマル ペーストまたは熱伝導性インターフェイス材料 (TIM) とも呼ばれ、熱源を熱拡散装置に接続するために使用される熱伝導性材料です。その優れたパフォーマンスと柔軟性により、 サーマルグリース ヒートシンクを含むさまざまな熱設定での使用。サーマルグリースは、システム全体の熱伝導効率を向上させます。
CPUにサーマルグリースを塗る方法
コンピューティング デバイスでは、熱伝導グリースが使用されていることがよくあります。より具体的には、グリースは中央処理装置 (CPU) 内に存在し、これらの電子部品は大量の熱エネルギーを生成するため、適切に機能するにはこの熱エネルギーを除去する必要があります。非導電性となるように設計されたサーマルグリースは、CPUパッケージのケース (サーマルスプレッダー) に直接塗布されます。これらのケースは、半導体ダイから熱エネルギーを輸送する最初の手段であり、熱伝導性があります。ただし、ケースは半導体材料と集積回路を熱伝導グリースやその他の外部要因から保護します。
次に、 ヒートシンク、サーマルスプレッダー、 ヒートパイプ、またはベイパーチャンバー（または4つのデバイスすべてを含むカスタム構成）が熱伝導グリースに接続されます。サーマルグリースの目的は、半導体チップのヒートスプレッダーと熱エネルギーを熱源から遠ざける熱伝導性材料との間の空気ポケットを減らすことです。
わサーマルグリースは何をするのでしょうか?
空気は優れた断熱材であるため、熱源から熱管理装置への熱伝達を阻害します。サーマルグリースの液体特性により、熱源の表面と熱拡散アクセサリの表面の両方の微細な隙間に浸透することができます。
熱伝導グリースを使用しない場合、熱源が熱アクセサリと直接接触すると、2つのデバイスの間に空気ポケットの配列が形成されます。これらの空気ポケットは、熱管理システムの熱伝導率を直接低下させます。サーマルグリースを使用すると、これらの空気ポケットがなくなり、その後の熱管理アクセサリの有効性が向上します。しかし、効率性を向上させることだけが目的ではありません。熱伝導グリースなしで熱源を操作すると、通常、内部の半導体ダイと集積回路が損傷する危険があります。
サーマルグリースの特性: サーマルペーストの化学組成
サーマルグリースは電気絶縁性、熱伝導性を備えているため、製造業者や建設業者は、熱管理デバイス間の接続を必要とするほぼすべての電子アプリケーションでサーマルグリースを利用できます。ただし、これらの特性を実現するには、特定の化学組成が必要です。サーマルグリース（およびほとんどの熱接続デバイス）を構成する2つの主な化合物は次のとおりです。
- 一般的に「マトリックス」と呼ばれるポリマーベース
- 液体または微粒子金属充填剤
これら2種類の成分の比率によって、グリースの熱伝導性と電気伝導性が決まります。比率に基づいて、各グリース混合物には独自の利点と影響があります。
高濃度の金属化合物を含む熱伝導グリース、例えば WLPG-10、 10 W/mKを誇るこのグリースは、金属濃度が低いサーマル グリースよりも大幅に高い熱伝導率を備えています。ポリマーの電気伝導特性によっては、金属濃度の高いサーマルグリースは電気伝導特性も高くなり、熱源または回路が電気的に短絡するリスクが増加する可能性があります。金属濃度の低いサーマルグリースを使用する設計のトレードオフは、熱伝導率が低いことです。たとえば、熱伝導率は0.765W/mKの251Gです。
サーマルグリースの使い方: ヒートシンク
多くの場合、ICヒートスプレッダーとヒートシンクの間の小さな隙間を埋めるために熱伝導グリースが使用されています。ただし、高熱伝導グリースは、ほとんどの場合、一定の液体状態にあるため、グリースが使用されるコンポーネントは、物理的なコネクタまたはメカニズムを使用して互いに接着する必要があります。一般的な取り付け構成の1つは、発熱チップを囲むスプリングとネジの取り付けシステムを利用するものです。ヒートシンクは、チップに接触するまでマウント システムまたはPCBにねじ込まれます。締め付け過ぎてICの内容物が損傷するのを防ぐために、スプリングによってチップとヒートシンクがしっかりと接触します。メーカーは、チップとヒートシンクの間に熱伝導グリースを塗布して、2つのデバイス間の接触を最大化します。下の画像では、2本のネジ、2つのスプリング、およびPCB上のネジ穴を使用して、ヒートシンクがチップに取り付けられている様子がわかります。
サーマルグルー: サーマルペーストは接着剤ですか?
液体マトリックスのポリマー化学に応じて、サーマルグリースは接着剤としても機能します。一部のメーカーは、サーマルグリースの接着能力を誇示するために、サーマルグリースを「サーマルグルー」と呼んでいます。これらの熱接着剤には、熱伝導率が低い用途での接着を迅速に解決することを目的とした固形テープなど、さまざまな形態があります。これらの接着剤は、液体の状態で塗布され、乾燥すると接着特性が引き継がれる、より伝統的な接着剤である場合もあります。
熱接着剤の非常に一般的な例としては、 ヒートシンク Raspberry Piのシングルボードコンピュータを動かすチップです。どのRaspberry Piモデルにもヒートシンク用の取り付けブラケットがないため、熱伝導性ヒートシンクを使用する必要があります。もう一つのヒートシンク同じくSeeed製の には、Raspberry Piヒートシンクに導電性接着剤がすでに取り付けられているため、簡単に素早く取り付けることができます。
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