CPU、GPU、パワーエレクトロニクス、EV関連部品では、熱伝導グリスがチップとヒートシンクの間で熱を伝える重要な役割を持っています。

しかし、長時間使用すると、グリスが硬くなる、乾く、または Pump-out（ポンプアウト）現象が起こり、熱抵抗が大きく上がることがあります。

多くの場合、原因は導熱フィラーではなく、ベースに使うシリコーンオイルの選定にあります。

なぜ熱伝導グリスは劣化するのか？

熱伝導グリスは、主にアルミナや窒化ホウ素などの熱伝導フィラーと、キャリアとなるシリコーンオイルで構成されています。

一般的なジメチルシリコーンオイルを使用すると、高温で長時間動作する間に、低分子成分が少しずつ揮発することがあります。

その結果：

• グリスが乾いて硬くなる

• フィラーが凝集しやすくなる

• チップ表面との密着性が低下する

• 熱抵抗が上がり、放熱効率が落ちる

さらに、よく起こる問題が Pump-out 現象です。

加熱と冷却を繰り返すと、チップとヒートシンクは異なる割合で膨張・収縮します。低粘度のシリコーンオイルは、この動きによって接触面から徐々に押し出され、中央部が乾き、端部に油がたまることがあります。

解決策：フェニルシリコーンオイル

高性能な熱界面材料（TIM）では、従来のPDMSの代わりにフェニルシリコーンオイルを使うケースが増えています。

主なメリットは以下の通りです。

• 優れた耐熱性・耐酸化性

• 非常に低い揮発性

• Pump-out 現象を抑えやすい

• 熱伝導フィラーとの相性が良い

• -40℃〜200℃ の広い温度範囲で安定した粘度を維持

これにより、高温環境で長時間使用しても、熱伝導グリスの性能を安定させやすくなります。

フェニルシリコーンオイルの選び方

熱伝導グリス用に選ぶ場合は、以下のポイントを確認することが重要です。

• 揮発分： 0.1%以下（200℃ / 24h） が理想。長期使用で乾きにくくなります。

• フェニル含有量： 5%〜20% 程度が目安。耐熱性と相溶性のバランスが取りやすいです。

• 粘度： 一般的には 100〜1000 cSt。フィラー量やPump-out対策に合わせて選びます。

• 外観： 無色透明。電気絶縁性を重視する用途に適しています。

まとめ

熱伝導グリスの乾燥は、単なる経年劣化ではなく、材料選定の問題であることが多いです。

一般的なPDMSはコスト面では有利ですが、揮発性や移行性の面で、高出力電子機器には限界があります。

低揮発フェニルシリコーンオイルを使うことで、Pump-outを抑え、熱伝導グリスの寿命を延ばし、長期間安定した放熱性能を実現しやすくなります。

低揮発フェニルシリコーンオイルや、熱伝導グリス配合の技術サポートをお探しでしたら、お気軽にご相談ください。

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