熱対策ではよく、

　● 熱伝導率○W/mK

　● 高放熱材料

　● 次世代TIMなどが注目される。

もちろん重要だ。

しかし実際の現場では、良い材料を使ったのに冷えないことが普通に起きる。

なぜか。

例えば、

CPU

　↓

TIM

　↓

放熱板

　↓

筐体　という構造があったとする。

この時、熱は単純に、材料の中だけを流れているわけではない。

実際には、材料と材料の境界を通過している。

 

つまり、

　● 金属 ↔ TIM

　● TIM ↔ 放熱板

　● 樹脂 ↔ 接着剤

　● 電池 ↔ 絶縁材　など。

未来産業では、異種材料界面が大量に存在する。

ここが本質。

どれだけ高性能材料でも、境界で熱が止まることがある。

例えば、

　● 空気層

　● 接触不足

　● 圧力不足

　● 表面粗さ

　● 微細段差など。

つまり、

材料Aが良い

材料Bが良い　では足りない。

 

本当に重要なのは、AとBをどう繋ぐかなのである。

さらに難しいのは、

異種材料は、温度変化で別々に動くことだ。

例えば、

　● 金属

　● 樹脂

　● 接着剤

　● セラミック

では、熱膨張率が違う。

 

すると、

　● 応力

　● 剥離

　● 浮き

　● 接触変化　などが起きる。

 

つまり未来産業では、熱で壊れるだけではなく、

熱で接触状態が変わる問題が起きる。

ここが現場では重要。

例えば、

　● 接着剤

　● 粘着

　● ラミネートを使うと、

接合はできる。

 

しかしその一方で、

　● 厚みムラ

　● 気泡

　● 硬化収縮

　● 応力

　● 空気層　などが発生する。

つまり、

貼ったことで熱が悪化することすらある。

未来産業では、

　● 小型化

　● 高密度化

　● 積層化が進む。

 

すると、異種材料界面が急増する。

例えば、

　● 3D半導体

　● EVバッテリー

　● ARグラス

　● ロボット関節など。

 

未来産業ほど、材料そのものより、

材料同士の接点が重要になる。

AI時代では、

　● 高密度化

　● 高熱密度化

　● 積層化が進む。

つまり未来では、どれだけ高性能材料を作れるかより、

どれだけ異種材料を成立させられるかが重要になる可能性がある。

例えば、

　● 数十μmの浮き

　● 微細な気泡

　● わずかな剥離だけでも、熱性能が変わる。

つまり未来では、数十μmの界面異常が、

　● AI性能

　● EV寿命

　● 半導体性能

　● ロボット信頼性

を左右する可能性がある。

ここで重要なのが、量産である。

試作では成立しても、

　● 圧力ばらつき

　● 公差

　● 材料変形

　● 自動化誤差

　● 経年劣化　などで、量産時に崩れることがある。

 

つまり熱問題とは、材料選定問題ではなく、

工程成立問題でもある。

EVでは、

　● バッテリー

　● TIM

　● 放熱板

　● 絶縁材　などが積層される。

 

ここで界面不良が起きると、

　● 熱集中

　● 劣化

　● 熱暴走　につながる可能性がある。

 

つまり界面問題は、能問題だけではなく、

安全問題でもある。

人体装着機器では、

　● 柔軟性

　● 曲面追従

　● 長時間接触　も必要になる。

 

つまり、熱を逃がせるだけではなく、

違和感なく成立することも必要になる。

現在研究されているのは、

　● 次世代TIM

　● ナノ界面制御

　● 柔軟放熱材

　● 異種材料接合

　● 表面改質

　● 放熱接着　など。

 

つまり今後は、材料単体性能より、

界面性能が重要になる。

現場では、

　● 気泡

　● 浮き

　● 圧力ムラ

　● 段差

　● 厚みムラ

　● 剥離　などが問題になる。

つまり、材料は最高でも、

貼り方で負けることが普通に起きる。

OTIS視点では、熱問題で重要なのは、

　● 微細加工

　● 高精度打ち抜き

　● 高精度ラミネート

　● 異種材料接触

　● 圧力安定性

　● 公差管理

　● 薄膜加工

　● 自動化供給

　● 量産安定性　など。

 

つまりOTISは、異種材料界面を量産で成立させることへ向き合っている。

OTISでは、

　● 微細加工

　● 高精度打ち抜き

　● 高精度ラミネート

　● 熱対策材料加工

　● 異形状積層

　● 薄膜加工

　● リール供給対応などを通じて、

熱が流れる界面を量産で成立させることへ、貢献できる可能性がある。

一方でOTISは、

　● 材料そのものの開発

　● GPU設計

　● 半導体回路設計

　● CFD専業解析を専門とする会社ではない。

しかし、

異種材料界面を量産工程で成立させるという領域では、
重要な役割を担える可能性がある。

未来産業を止めるのは、材料不足ではなく、界面問題かもしれない

熱対策では、高性能材料だけでは足りない。

実際には、

　● 接触

　● 界面

　● 空気層

　● 接着

　● 公差

　● 圧力

　● 工程などによって、熱性能は大きく変わる。

 

そして未来産業では、

　● 小型化

　● 高密度化

　● 積層化によって、

異種材料界面が急増していく。

 

つまり未来では、

どれだけ良い材料かだけではなく、

どれだけ界面を成立できるかが、極めて重要になっていく。

 

 

コラム監修：角本 康司 (オーティス株式会社)
語学留学や商社での企画開発を経て2011年にオーティス株式会社入社。経営企画部を中心に製造・技術部門も兼任し、2018年より代表取締役として事業成長と組織強化に努めている。

 

※本記事は教育・啓発を目的とした一般的な技術解説であり、特定企業・製品・技術を示すものではありません