放熱材料とヒートシンク部品
放熱材料とヒートシンク部品
電子機器の高性能化に伴い、発熱部品の搭載には、故障や不具合を防ぐために、その熱を放散させる対策が不可欠です。放熱には、それぞれ独自の特性を持つ多くの専用部品や材料が用いられます。こうした多様な放熱材料の中でも、アルミニウムとその合金は、その独自の利点から、主流の選択肢となっています。
放熱部品に使用される材料
アルミニウムの利点：理想的なヒートシンク材料
アルミニウムがヒートシンク業界で人気を博しているのは、その優れた物理的特性によるものです。純アルミニウムの熱伝導率は238W/(m·K)です。これは金属の中では銅と銀に次ぐものですが、軽量でコスト効率に優れている点では銅をはるかに上回っています。アルミニウムの密度はわずか2.7g/cm³であるため、今日の電子機器の軽量化・薄型化が進む中で特に重要な材料となっています。アルミニウム合金は成形性にも優れており、様々な加工方法によって様々な形状のヒートシンクに加工できます。陽極酸化処理によって耐久性のある酸化膜が形成され、耐腐食性が向上するだけでなく、様々な機器の美観要件も満たします。
製造プロセス：ヒートシンクの性能を決定づける重要な要素
アルミニウムヒートシンクは様々なプロセスを経て製造され、それぞれのプロセスが最終製品の性能に大きな影響を与えます。押し出し加工はアルミニウムヒートシンクの主な製造プロセスであり、超薄型フィンを実現できるため、マイクロパワーデバイスや中出力デバイスの冷却に広く使用されています。冷間鍛造は近年注目されている技術です。冷間鍛造アルミニウムヒートシンクは、アルミニウムプロファイルの優れた表面処理特性と、複雑な形状をワンステップで成形できる能力を兼ね備えており、ヒートシンク製造の最適な方法と考えられています。ダイカストは大型で複雑なヒートシンクに適していますが、ダイカストヒートシンクには内部に空孔が存在することがよくあります。
放熱部品
ヒートシンクは、ヒートパイプなどの放熱材料の高い熱伝導率を利用して放熱効率をさらに向上させるように設計された部品です。ヒートシンクの片側の熱源は平面に接触し、もう片側の熱源は空気中に熱を放出します。ヒートシンクは、主にアルミニウム、銅、またはセラミック製の薄板、ベローズ、またはニードルで構成されます。熱伝達に利用できる表面積が大きいほど、放熱性能は向上します。
ヒートパイプは、通常銅製の管状の放熱部品です。原理は、蒸発サイクルを繰り返すことで熱を除去することです。液体の循環は急速かつ連続的です。ヒートシンクやグラファイトシートと比較して、ヒートパイプの放熱性能ははるかに優れています。