シリコーン製サーマルパッドの選び方：熱伝導率、厚さ、硬度を解説

シリコーン製サーマルパッドの選定は、3つの数値に集約されます： 熱伝導性 （熱がどれだけ速く移動するか）、 厚さ （埋める必要があるギャップの大きさ）、および 硬度 （どれだけ容易に形状に適合するか）です。これらを正しく選べば冷却性能は信頼性が高まりますが、間違えると部品が過熱するか、ヒートシンクが正しく装着できなくなります。本ガイドでは、それぞれの要素について解説し、あらゆる設計に適用可能な選定フローチャートをご提示します。実際に当社で確認したサーマル関連の不具合の多くは、この3つのうちいずれかの仕様が不適切であったことに起因しています。そのため、設計初期段階で数分間の仕様検討を行うだけで、後工程での高コストな再設計を回避できます。

1．熱伝導率（W／m・K）

これはパッドが熱を伝導する能力を示します。VOLSUN標準シリーズの熱伝導率は 1.5～6.0W／m・Kです。 数値が高いほど熱伝達性能は向上しますが、同時にパッドは硬くなり、もろくなるため、より大きな圧着荷重が必要になります。適切な 熱的予算を満たす最低の熱伝導率 棚に並んでいる数値のうち、最も高いものではありません。

2．厚さ（mm）

標準パッドの幅 0.5～5.0 mm パッドの厚さは、部品とヒートシンクの間の最大ギャップ以上である必要があります。薄すぎると空気層が残り、厚すぎると熱抵抗が増加し、アセンブリが締まらない場合があります。最悪の公差を考慮してギャップを測定し、余裕を持たせて厚さを選定してください。

3．硬度（ショアOO）

硬度は、パッドが凹凸のある表面にどれだけ密着するかを決定します。VOLSUN標準グレードは、おおよそ30～70です。 ショアOO — 超ソフト GP1002-SI は10未満です。柔らかいパッドは、より少ない圧力で対象面に密着し、歪んだ部品にも対応できます。一方、硬めのパッドは、形状保持が重要な安定した高圧クランプに適しています。

その他の確認事項

・難燃性等級 — すべてのVOLSUNパッドは V-0クラスです。

・動作温度 ― 標準グレード −40℃～＋200℃ — GP1002-SIはこの温度範囲に対応 −60 °C

・電気絶縁 — 体積抵抗率 ≥10¹² Ω・cm、誘電強度 >6 kV/mm

・適合性 — RoHS、REACH

シンプルな選定フローチャート

1. ギャップ（公差を含む）を測定 → 材料の厚みが決まります 厚み。

2. 発熱量を見積もる → 必要最低限の 熱伝導率が決まります

3. 表面の平滑度とクランプ圧力を確認 → 材料の硬さや圧縮特性が決まります 硬度。

4. 使用温度範囲および難燃性／絶縁性の要件を確認

5. 上記の表から該当するグレードを選んでください。

熱伝導率などの数値は 典型的な値 標準試験によるものであり、実際の性能は接触圧力、表面の平坦度、およびギャップに依存します。W／m・K値が高いグレードほど剛性が高くもろくなるため、より大きな組立圧力が必要になります。「数値が最大＝最適」とは限りませんので、ご注意ください。

VOLSUN 製品マッチング

・ GP1501 → GP6001 — 1.5～6.0 W／m・Kの標準シリーズで、ほとんどの設計に対応します。

・ GP3001-PI — 熱伝導率3.0 W／m・K。取り扱い強度と絶縁性を高めるため、ポリイミドで補強された表面構造です。

・ GP1002-SI — 超軟質（ショアOO硬度10未満）、使用温度−60℃対応。狭小ギャップや低温環境向けに、色のカスタマイズも可能です。

結論として、ギャップから厚みを、発熱負荷から導電性を、クランプ力から硬度をそれぞれ決定してください。余裕を持たせた設計にすれば、過熱や組立時の干渉を防ぐことができます。数値設定についてもう一度確認したい場合は、「 Volsun チーム」へご連絡ください。サンプルもご提供可能です。