TIMとは簡単にいうと？

発熱部品とヒートシンクのすき間に入れて、空気を追い出し熱を伝えやすくするグリスやシートのことです。

なぜグリスを塗る必要があるの？

金属の面には凸凹があり、すき間の空気が熱をほとんど通さないからです。グリスがその空気を追い出します。

グリスとシートはどちらがいい？

熱抵抗の小ささはグリス、量産のしやすさと絶縁はシートが有利です。すき間の大きさと用途で選びます。

グリスはどのくらい塗ればいい？

しめた後に面全体へうっすら広がり、はみ出しがわずかな量です。厚く塗るほど熱抵抗が増えます。

TIMの熱抵抗はどう計算する？

厚さ÷(熱伝導率×面積)です。温度差は熱抵抗×発熱で求めます。実際は接触の抵抗も加わります。

TIMとは？熱伝導グリス・シートの役割と種類、正しい塗り方を図解｜熱抵抗の計算ツール付き

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TIMとは？すき間の空気を追い出す材料

熱は「チップ → ケース → TIM → ヒートシンク → 空気」と、直列につながった道を流れます。TIMはケースとヒートシンクのつなぎ目にあたります。

金属の面は「平らに見えて凸凹」

部品の裏もヒートシンクの面も、目で見るとつるつるです。しかし顕微鏡で見ると、数μm〜数十μmの山と谷があります。2枚を重ねても、本当にふれ合っているのは山のてっぺんだけで、見かけの面積のほんの数%といわれます。残りのすき間は空気です。ねじを強くしめても、この凸凹はなくなりません。

材料	熱伝導率［W/(m·K)］	空気の何倍
銅	約400	約16,000倍
アルミ	約200〜240	約1万倍
熱伝導グリス	約1〜5（高性能品はそれ以上）	約40〜200倍
水	約0.6	約24倍
空気	約0.025	1倍

空気はアルミの約1万分の1しか熱を通さない、ほぼ断熱材です。家の断熱材が空気の泡を閉じこめて熱を止めるのと同じことが、部品とヒートシンクのすき間で起きています。TIMは、凸凹に流れこんで空気を追い出します。ただしTIMそのものも金属よりずっと熱を通しにくいので、「空気よりはずっとまし」な材料を、できるだけ薄く入れるのが基本です。

TIMの熱抵抗を計算する

例：面積2cm²の部品で、すき間0.05mmがすべて空気なら R＝0.00005÷(0.025×0.0002)＝10℃/W。同じ0.05mmを熱伝導率3のグリスで埋めれば約0.08℃/W、熱伝導率1.5で厚さ0.3mmのシートなら1.0℃/Wです。20Wの部品なら、空気では200℃、グリスでは約2℃、シートでは20℃の温度差になります（実際は金属の山どうしもふれ合うので、空気の値はここまで悪くはなりませんが、桁のちがいはこのとおりです）。

入力すると、その場で計算し直します。入力した数字は画面の中で計算するだけで、どこにも送信されません。

TIMが必要な理由｜接触熱抵抗とは

平らに見える部品とヒートシンクの面も、拡大すると細かい凹凸があり、実際に触れているのは見かけの面積のごく一部です。残りのすき間には熱を伝えにくい空気が入り、接触熱抵抗（面と面の境目で生まれる熱抵抗）になります。TIMは、このすき間の空気を追い出すための材料です。

接触熱抵抗を左右するもの	小さくする方向
面の粗さ・平面度（反り）	なめらかで平らなほど小さい
押し付ける力（ねじの締付トルク）	強いほど小さい。ただし締めすぎは部品やパッケージの割れ・反りの原因
すき間を埋める材料（TIM）	空気より熱を伝える材料で、できるだけ薄く埋める
時間の経過	グリスのポンプアウト（押し出し）・乾き、ねじのゆるみで大きくなる

接触熱抵抗はデータシートの Rth(c-s)（ケース−ヒートシンク間）に表れますが、面の状態・締付トルク・TIMで大きく変わる値です。推奨の締付トルクとTIMはメーカーの資料で確かめ、重要な製品では実機で温度を測って確かめます。

TIMの種類と使い分け

種類	厚さの目安	よいところ	弱いところ	向く場面
熱伝導グリス	数十μm	いちばん薄くでき、熱抵抗が小さい。安い	塗る手間とばらつき。長く使うと押し出される（ポンプアウト）	パワーモジュール、CPU
熱伝導シート	0.2〜2mm	はさむだけで量産しやすい。絶縁を兼ねるものもある	グリスより厚く、熱抵抗が大きい	量産品、絶縁が必要な所
ギャップフィラー（厚いパッド）	1〜5mm	やわらかく、高さのちがう部品をまとめて冷やせる	厚いぶん熱抵抗は大きい	基板上の部品と筐体のあいだ
相変化材（PCM）	数十〜200μm	常温では固体で扱いやすく、温まるとやわらかくなってグリスに近い性能	高い。種類が少ない	高い信頼性が要る量産品

選ぶときは、熱伝導率の数字だけでなく、「どれだけ薄くできるか（すき間の大きさ）」「絶縁が要るか」「量産で塗りやすいか」「長く使って性能が落ちないか」をあわせて考えます。グリスの選び方は別の記事でくわしく解説しています。

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正しい塗り方｜「薄く・均一に」

TIMの役目は凸凹を埋めることだけです。それより厚い分は、熱の通り道をじゃまするだけになります。

量	起きること
塗りすぎ	層が厚くなって熱抵抗が増える。はみ出して周りを汚し、導電性グリスならショートの原因に
少なすぎ	凸凹を埋めきれず空気が残る。場所によってむらができる
ちょうどよい	しめた後、面全体にうっすら広がり、はみ出しはわずか

量産では、塗る量・しめるトルク・清掃のやり方を作業標準書で決め、1台ずつばらつかないように管理します。試作で「なんとなく塗っていた」感覚のまま量産に入ると、ロットで温度がばらつく原因になります。

TIMでよくある間違い

よくある間違い	正しい考え方
強くしめればグリスはいらない	凸凹は消えない。空気を追い出せるのはTIMだけ
たくさん塗るほど冷える	厚いほど熱抵抗が増える。薄く・均一に
熱伝導率が高いTIMほどよい	厚さ・なじみやすさ・絶縁・長期の安定もあわせて見る
グリスは電気を通さない	銀などを含む導電性のものもある。絶縁が要る所は絶縁タイプに
一度塗れば一生もつ	温度の上下でグリスが押し出されたり乾いたりする。寿命試験で確かめる