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「新しく調整した放熱シリコングリースが出荷直後に分離し、顧客から熱抵抗の急上昇でクレーム!」
ある放熱材料メーカーでは、コスト最適化のため低価格のPDMS(二甲基シリコーンオイル)とPMPS(苯基シリコーンオイル)を混合したところ、体系が深刻に相分離し、充填材の沈降、ペーストの硬化、熱伝導性能の30%以上低下が発生しました。
問題の根本は、異なる主鎖構造のシリコーンオイルは「すべて混ぜられるわけではない」という点です。盲目的なブレンドは重大な失敗を引き起こす可能性があります。
PDMS(ポリジメチルシロキサン)とPMPS(ポリメチルフェニルシロキサン)を混合する際、多くのメーカーは分子極性や溶解度パラメータの本質的な違いを無視しています。苯基の導入は耐熱性や屈折率を高めますが、シリコーンオイルの親疎水性バランスを変化させます。比率を誤ると以下の問題が起こりやすいです:
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放置後の油粉分離
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高温老化後の硬化・ひび割れ
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界面濡れ性低下、熱抵抗の急上昇
リスク回避のための簡易相溶性テスト:
✅ 方法:二種類のシリコーンオイルを1:1で混合、酸化アルミニウムなどの通常の充填材を加え均一に撹拌後、60℃恒温槽で7日間放置
✅ 判定基準:分離、油の析出、ゲル化がなく、粘度変化 <15% であれば初期相溶性OK
✅ 進階検証:DSCやレオロジーでガラス転移温度や貯蔵弾性率の安定性を確認
「すべてのシリコーンオイルが同じ相ではない」と、ある経験豊富な放熱材料エンジニアは強調。「PDMSは非極性、PMPSは苯環で若干極性があり、物理的混合では水と油のように溶け合わない。共重合や相容化剤なしでは危険」と指摘します。
主流の高性能放熱シリコングリースは通常、単一主鎖体系を採用:
もし混合が必要な場合は、あらかじめ共重合済みのベースオイルを選び、単純な物理混合は避けるべきです。
結論:放熱は充填材を多く入れることではなく、体系を安定させることが重要です。
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