熱管理用途向け超柔軟サーマルパッド

サーバはITインフラに広く普及しており、クラウドおよびエンタープライズコンピューティングのデータセンターにおいて重要な役割を果たしています。しかし、これらのサーバに使用されるプロセッサ、GPU、ストレージドライブ、および電源装置は熱を発生させます。この熱を放散するため、空気と液体をベースとしたプロセスを含む複雑な冷却機構が採用され、ハードウェアの誤動作や性能の低下を防止しています。

サーバにおけるサーマルパッドの役割

コンピューティング需要の増加に伴い、データセンターはより多くのサーバラックを狭いスペースに詰め込むようになっています。これにより、全体の熱密度が上昇し、ホットスポットの発生リスクが高まっています。適切な熱管理が実施されていない場合、コンポーネントはサーマルスロットリング状態になり、性能が低下し、ハードウェアの不具合が加速し、システムの早期故障の原因となる可能性があります。

ヒートシンクは、プロセッサなどのコンポーネントから熱を放散するために広く使用されています。しかし、コンポーネントとヒートシンクの間に、ごくわずかな空気の隙間があるだけでも、熱伝導を妨げる可能性があります。ここで、サーマルパッドが役割を果たします。

熱伝導材料（TIM）から構成されるサーマルパッドは、熱源とヒートシンクの間で層を形成することで熱を伝導し、放熱を助けます。これらのパッドは、隙間やエアギャップにフィットするように成形可能な熱伝導性材料で製造されており、サーバコンポーネントとヒートシンクや冷却プレートとの間の熱伝達を促進します。 空気をより熱伝導性の高い材料で置き換え、表面の凹凸に適合します。 重要なことは、TIMは電子部品の性能を妨げることなく空隙を埋めなければならないということです。

サーマルパッドは、その多くの特徴から、高密度サーバラックで特に有用です。

• 適合性：サーマルパッドは、エアギャップを効果的に埋めるために必要な形状に成形することができます。 これにより、抵抗が減少し、放熱が促進されます。サーマルパッドの中には、ほぼパテのような粘度のものもあり、空隙をより効果的に埋めることができるため、表面接触が良くなり、熱伝達が最適化されます。
• 低い組立圧力：パッドが熱接触に過度の圧力を必要としないため、デリケートなハードウェアコンポーネントが保護されます。
• 安定した性能と扱いやすさ：頻繁に再塗布が必要で、位置がずれる可能性があるサーマルグリースとは異なり、サーマルパッドは高温下でも長期間にわたって信頼性の高い性能を維持します。 TIMのもう1つのタイプである相変化材料は脆く、サーマルペーストやグリースは汚れやすいという短所があります。

TG-ADシリーズ 超柔軟サーマルパッド

T-Global TechnologyのTG-ADシリーズ 超柔軟サーマルパッドは、低硬度、高熱伝導率、優れた電気絶縁性を理想的に組み合わせた製品であり、データセンターやその他のコンピューティング環境における熱管理に最適な選択肢となります。パッドは、嵌合面間の微細な凹凸に適合することができます。

TG-ADシリーズは、標準シートまたはカスタムダイカット部品として供給可能で、厚さは1mmから8mmまで用意されています。この製品は、長期にわたり信頼性の高い性能を提供し、サーバ業界、特に精密な熱管理と表面適合性が重要なアプリケーションを主な対象としています。

TG-ADシリーズには、優れたTIMを実現するいくつかの特性があります。 これらの特性には次のようなものがあります。

• 超低硬度と高い適合性：TG-ADシリーズを構成する主成分であるシリコーンベースのマトリックスにより、パッドは非常に柔らかくなっています。製品は、0（非常に柔らかい）から100（硬い）までのショア00硬度スケールで、非常に柔らかい材料について測定されます。
• パッドは、非常に低い圧力でも容易に変形するため、設計エンジニアはコンポーネントとヒートシンク間の接触を最小限の力で確保できます。このような機械的適合性は、電圧レギュレータモジュール（VRM）やボールグリッドアレイパッケージなど、不規則な表面を持つコンポーネントや高さの異なるコンポーネントを扱う際に特に有用です。
• 高熱伝導率：TG-ADシリーズのシリコーンマトリックスには、優れた熱伝導性を持つセラミックフィラーが含まれています。 熱伝導率は、メートルケルビン当たりのワット（W/mK）で測定され、熱伝達の効率を示します。数値が高いほど、熱がサーマルパッドの一方から他方へより速く、より効率的に移動します。
• カスタマイズ可能な厚さとフォーマット：TG-ADシリーズは、さまざまな厚さから選択可能なだけでなく、コンポーネントにフィットするようにカスタマイズ可能です。これにより、設計エンジニアはサーマルパッドを正確な要件に合わせることができます。

TG-ADシリーズには、以下の製品ラインが含まれます。

TG-AD30（図1）は、熱伝導率3.0W/mKおよびショア00硬度20の製品です。

図1：TG-AD30超柔軟サーマルパッドは、わずかな圧力でコンポーネントとヒートシンクの間に優れた空隙充填を実現し、低熱インピーダンスを提供するように設計されています。（画像提供：T-Global Technology）

TG-AD66（図2）は、熱伝導率6.6W/mKおよびショア00硬度25の製品です。

図2：TG-AD66は、標準シート、または厚さ1.0～8.0mmのカスタムダイカット部品で供給可能です。（画像提供：T-Global Technology）

TG-AD75は、熱伝導率7.5W/mKとショア00硬度25の製品です（図3）。

図3：TG-AD75超柔軟サーマルパッドは、熱伝導率7.5W/mKの高性能シリコーンギャップパッドのセットです。

すべての製品はRoHSおよびREACHに準拠しており、標準シート、または厚さ1mm～8mmのカスタムダイカット部品で供給可能です。

適切なサーマルオプションの選択

TG-ADサーマルパッドは、プロセッサやGPUの冷却、メモリモジュール、VRMなど、さまざまなデータセンターやサーバアプリケーションで使用でき、高密度化が進む環境での熱管理を実現します。 エアフローが制限され、機械的公差に制約のあるエッジサーバやマイクロサーバも、サーマルパッドの使用が有効です。

特定のアプリケーションに適したサーマルパッドを選択するには、通常、動作条件と設計エンジニアがさまざまな特性の間で取るべきバランスを慎重に検討する必要があります。

サーマルパッドを選択する際の考慮事項を以下に挙げます。

• エンドアプリケーションと動作環境：ほとんどのサーバラックは類似した動作条件下で運用されていますが、機器が遭遇する可能性のある温度、埃、振動にサーマルパッドが耐えられるかどうかを把握することは依然として重要です。
• 導電率：一般的な推奨事項は、まず導電率を選択し、次に硬度を選択することです。T-Globalは、最適な組み合わせを特定するための便利なチャートを提供しています。
• 厚さ：導電性は薄いシートの方がやや優れていますが、厚いパッドは大きな隙間を埋めることができ、凹凸のある表面によりよく適合します。 T-Globalでは、機械的公差が大きい場合、より厚いパッドの使用を推奨しています。
• 絶縁耐力：コンポーネントを保護するために電気的絶縁が必要な場合があります。 高い絶縁耐力を持つサーマルパッドは、システムの不具合を引き起こす可能性がある電気的短絡を防止することができます。硬いパッドやガラス繊維強化パッドは、通常、絶縁耐力が優れています。

まとめ

適切なサーマルパッドを選択することで、設計者は熱発生コンポーネントと関連する冷却素子の間の隙間を埋めることができます。 T-Global TechnologyのTG-ADシリーズ 超柔軟サーマルパッドは、サーバラックやデータセンターをより低温に保ち、その寿命と耐久性を向上させます。