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放熱基本設計とヒートシンク
ヒートシンク (英: heat sink) は、電子デバイスまたは機械デバイスによって生成された熱を流体媒体(多くの場合、空気または液体冷却剤)に伝達する受動的な熱交換器であり、デバイスから熱を放散させることによりデバイスの温度を調整できる。コンピュータでは、ヒートシンクは CPU、GPU、一部のチップセットと RAM モジュールを冷却するために使用される。ヒートシンクは、パワートランジスタなどの高出力半導体デバイスや、レーザーやLED (発光ダイオード) などのオプトエレクトロニクスで使用される。この場合、コンポーネント自体の放熱能力では不十分で温度を緩和できない。
ヒートシンクは、空気などの周囲の冷却媒体と接触する表面積を最大化するように設計されている。空気速度、材料の選択、突起の設計、および表面処理は、ヒートシンクの性能に影響する要素である。ヒートシンクの取り付け方法と熱インターフェース材料も、集積回路のダイ温度に影響する。熱接着剤または熱グリースは、デバイス上のヒートシンクとヒートスプレッダーの間のエアギャップを埋めることにより、ヒートシンクのパフォーマンスを向上させる。ヒートシンクは通常、アルミニウムまたは銅でできている。
Heat sink - Wikipedia より
サーマルペースト
| メーカー | Balance Stars |
|---|---|
| 品番 | STARS-700 |
| 熱伝導率 (Thermal Conductivity) | >7.5W/m-k |
| 熱抵抗 (Thermal Resistance) | <0.06℃-in2/W |
| 銀含有 (Silver included) | 25% |
| 容量 (N.W) | 5g |
サーマルペースト (Thermal paste) は、サーマルコンパウンド (Thermal compound)、サーマルグリス (Thermal grease)、サーマルインターフェースマテリアル (Thermal interface material - TIM)、サーマルゲル (Thermal gel)、ヒートペースト (Heat paste)、ヒートシンクコンパウンド (Heat sink compound)、ヒートシンクペースト (Heat sink paste)、または CPU グリース (CPU grease) とも言われる。
Thermal paste - Wikipedia より
熱伝導率
熱伝導率 (ねつでんどうりつ、英語: thermal conductivity) とは、温度の勾配により生じる伝熱のうち、熱伝導による熱の移動のしやすさを規定する物理量である。
熱伝導度や熱伝導係数とも呼ばれる。記号は λ, κ, k などで表される。 国際単位系 (SI) における単位はワット毎メートル毎ケルビン（W/m·K）であり、SI 接頭辞を用いたワット毎センチメートル毎ケルビン（W/cm·K）も使われる。
熱伝導率 - Wikipedia より
物質別熱伝導率
室温付近での熱伝導率
| 物質 (元素) | 熱伝導率 [W/m·K] | 物質 (元素) | 熱伝導率 [W/m·K] |
|---|---|---|---|
| カーボンナノチューブ (C) | 3000 - 5500 | ステンレス鋼 | 16.7 - 20.9 |
| ダイヤモンド (C) | 1000 - 2000 | 水晶 (SiO2) | 8 |
| 銀 (Ag) (0℃) | 428 | 石英ガラス (0℃) | 1.4 |
| 銅 (Cu) (0℃) | 403 | 水 (H2O) (0℃-80℃) | 0.561-0.673 |
| 金 (Au) (0℃) | 319 | ポリエチレン | 0.41 |
| アルミニウム (Al) (0℃) | 236 | エポキシ樹脂 “bisphenol A” | 0.21 |
| シリコン (Si) | 168 | シリコーン (Qゴム) | 0.16 |
| 炭素 (人造黒鉛·カーボン) (C) | 100～250 | 木材 | 0.15 - 0.25 |
| 真鍮 (Cu:Zn=7:3) (0℃) | 106 | 羊毛 | 0.05 |
| ニッケル (0℃) | 94 | 発泡ポリスチレン “Styrofoam” | 0.03 |
| 鉄 (Fe) (0℃) | 83.5 | 空気 | 0.0241 |
| 白金 (Pt) (0℃) | 72 |
CPU グリース
※価格は 2020/08/29 現在 の Amazon 価格である。
| 商品名 (Amazon ID) | 熱伝導率 [W/m·K] | 容量 [g] | 価格 | 単価/g | 単価/(g x W/m·K) |
|---|---|---|---|---|---|
| アイネックス ナノダイヤモンドグリス JP-DX1 (B00JHRXMZM)
* 台湾とロシアのナノテクによるナノダイヤモンドグリス | 16.00 | 3 | 1,188 | 396.00 | 24.75 |
| 【正規品 親和産業】 ドイツ Thermal Grizzly 液体金属 Conductonaut 1g (B01A9KIGSI) | 73.00 | 1 | 2,106 | 2,106.00 | 28.00 |
| 【正規品 親和産業】 ドイツ Thermal Grizzly 液体金属 Conductonaut 5g (B01EO2V332) | 73.00 | 5 | 4,563 | 912.00 | 12.00 |
| Thermalright TFシリーズ 熱伝導性13.8W/m-kの高性能CPUグリス TF8 Thermal Paste 2g (B07JN1ZRHG) | 13.80 | 2 | 1,106 | 553.00 | 40.07 |
| アイネックス ナノカーボングリスセット BA-GS01 (B08462QM3N) | 13.40 | 2 | 1,332 | 666.00 | 49.70 |
| 親和産業 シミオシ OC Master SMZ-01R (B07W4J87CT) | 13.20 | 2 | 1,123 | 561.50 | 42.54 |
| JOUJYE ナノ・ダイアモンドサーマルグリス OC7 (B005GIOPJI) | 12.56 | 4 | 1,656 | 414.00 | 32.96 |
| 【正規品 親和産業】 ドイツ Thermal Grizzly オーバークロック用特別設計高性能熱伝導グリス Kryonaut 1.5ml (B00ZJSF5LM) | 12.50 | 5.55 (1.5ml) | 2,691 | 484.86 | 38.79 |
| AINEX シルバーグリス [AS-05] (B000BLBHTQ) | 9.00 | 3.5 | 1,269 | 362.57 | 40.29 |
| ARCTIC MX-4-4g cpu グリス;熱伝導グリス; (B084VQ2XTQ) | 8.50 | 4 | 1,299 | 324.75 | 38.21 |
| サンワサプライ CPUグリス ナノダイヤモンド TK-P3D (B007POIK2O) | 8.30 | 2.8 | 936 | 334.29 | 40.28 |
| サンワサプライ シリコングリス TK-P3S (B000BGQ7T6) | 6.50 | 2 | 810 | 405.00 | 62.31 |
| アイネックス セラミックグリス Ceramique 2 AS-04A (B005E65BEU) | 5.10 | 2.7 | 552 | 204.44 | 40.09 |
| Corsair TM30 Performance Thermal Paste 低粘度プレミアム酸化亜鉛サーマル材料使用 グリス XX1480 CT-9010001-WW (B07KQ1T158) | 3.80 | 4.54 | 862 | 189.87 | 49.97 |
| StarTech.com 金属酸化物入りシリコングリス SILVGREASE1 (B00006B8DX) | 1.93 | 1.5 | 595 | 396.67 | 205.53 |
| アイネックス シリコングリス1g GS-02 (B002KANIBG) | 1.80 | 1 | 222 | 222.00 | 123.33 |
CPU グリースの性能
| 商品 | 熱伝導率 [W/m·K] | BIOS ℃ | サーモグラフィー ℃ |
|---|---|---|---|
| シルバーグリス [AS-05] | 9.00 | 38.0 | 42.0 |
| アイネックス AINEX シリコングリス1.5g GS-01 | 0.55 | 42.0 | 33.9 |
| アイネックス CPU用シリコングリス PA-070 | 0.62 | 42.0 | 33.9 |
| アイネックス 熱伝導グリス 大容量タイプ GS-04 | 3.80 | 42.0 | 34.7 |
| アイネックス シルバーグリス AK-450-SS | 9.24 | 39.0 | 34.0 |
| アイネックス セラミックグリス Ceramique 2 AS-04A | 5.10 | 40.0 | 41.1 |
| GELID 非伝導性 ハイエンドサーマルグリス GC-EXTREME-1GRAM | 8.50 | 39.0 | 36.9 |
| アイネックス ナノダイヤモンドグリス JP-DX1 | 16.00 | 39.0 | 36.2 |
熱伝導率の良いカーボンナノチューブで高効率グリスが作れない理由
ナノチューブ単体の内部での熱伝導は高いものの，グリス本体である樹脂からナノチューブへの熱伝達が悪いのではないか？と言うことが明らかとなってきた。
…
熱抵抗 (カピッツァ抵抗と呼ぶ．光学で言うところの屈折率が異なる媒体で光が反射されるのと似たようなものである) により、ナノチューブでグリスの性能アップ！という夢はもろくも崩れ去った。
CPUをグラフェンで冷やせ！ | phasonの日記 | スラド より抜粋
使い方... 何かが間違っているような...🤤
ヨドバシさん推奨の使い方ですねぇ😅💦💦💦
コレを連想せざるを得なかった https://t.co/rFTsTNjAXK pic.twitter.com/8SjChim6UO
— えいち えむ@除草剤🦭 (@emu_eichi) March 14, 2021
