■粘着材はなぜ必要なのか
粘着材は単に「くっつけるため」だけに存在するわけではない。
実際には、
● 部品固定
● 防振
● 防水
● 防塵
● 絶縁
● 工程短縮
● 自動化対応 など、多くの役割を担っている。
つまり粘着材は、機械部品ではなく、
機能部品なのである。
■しかし粘着材は熱を止めやすい
一般的な粘着材は、金属やグラファイトほど熱を伝えない。
例えば、
銅板同士を直接接触させた場合と、間に粘着材を入れた場合では、熱抵抗が増えることがある。
つまり、粘着材そのものが、熱の壁になることがある。
■熱伝導性粘着材とは何か
そこで開発されたのが、熱伝導性粘着材である。
これは、粘着剤の中へ、熱伝導性フィラーを分散させた材料である。
例えば、
● アルミナ
● 窒化ホウ素
● セラミックフィラー などが使われることがある。
これにより、貼る機能を持ちながら、熱もある程度逃がせるようになる。
■熱伝導率だけでは判断できない
ここでも重要なのは、
カタログスペックだけでは判断できないことである。
例えば、
熱伝導率が高い粘着材でも、
● 厚すぎる
● 気泡がある
● 圧着不足
● 接触面積が小さい と、実際には熱は流れない。
つまり、粘着材も接触熱抵抗の影響を強く受ける。
■厚みが熱性能を左右する
粘着材は、厚みが少し変わるだけでも、熱性能が変わる。
例えば、0.05mmと、0.20mmでは、熱抵抗は大きく変わる場合がある。
つまり、同じ材料でも、厚み管理が非常に重要になる。
■圧着条件でも変わる
粘着材は、圧着方法でも性能が変わる。
例えば、圧力不足では、気泡が残る。
すると、空気層ができる。
空気は熱を伝えにくい。
つまり、貼れているように見えて、熱は伝わっていないことがある。
■AIサーバーでは粘着材が増えている
AIサーバーでは、
放熱シート
グラファイト
絶縁材
EMI材 などが数多く貼られている。
つまり、粘着材の数も増えている。
部材が増えるほど、粘着層も増える。
すると、熱抵抗が積み重なる。
だから、AIサーバーでは、粘着材そのものの性能だけでなく、何層貼るかまで重要になる。
■EV・ESSでは長期耐久性が重要
EVやESSでは、10年以上使われることも珍しくない。
その間、
● 高温
● 低温
● 振動
● 湿度
● 温度サイクル を繰り返す。
粘着材は、これらの影響で、
● 剥離
● 硬化
● 流動
● 劣化 することがある。
つまり、初期性能だけでは意味がない。
長期信頼性が重要になる。
■粘着材が応力を吸収することもある
粘着材は、熱を止めるだけではない。
柔らかい粘着材は、熱膨張差による応力を吸収することもある。
例えば、
銅
樹脂
セラミックでは、熱膨張率が違う。
そのまま固定すると、応力が集中する。
しかし、柔らかい粘着材があることで、応力を緩和できる場合がある。
つまり、粘着材は、熱対策だけでなく、
信頼性向上にも貢献することがある。
■粘着力が強ければ良いわけではない
粘着材を選ぶとき、粘着力だけを見るのは危険である。
強すぎると、リワークできない。
部品交換が難しくなる。
逆に弱すぎると、長期使用で剥がれる。
つまり、粘着材は、用途に応じた設計が必要になる。
■貼る位置も重要になる
熱伝導シートも、粘着材も、どこへ貼るかで性能は変わる。
例えば、1mm位置がズレるだけで、
熱源から外れることもある。
すると、性能は大きく低下する。
つまり、粘着材では、貼る精度も重要になる。
■AI時代は粘着材も進化する
AIサーバー、
ウェアラブル、
ロボット、
EVでは、今後さらに熱密度が上がる。
すると、従来の粘着材では対応できない場面が増える。
例えば、
● 高熱伝導
● 高絶縁
● 高耐熱
● 難燃
● 柔軟性
● 長寿命
を同時に持つ粘着材が求められる。
つまり、粘着材も、熱対策材料へ進化しているのである。
■研究者視点 ： 粘着材は界面設計材料である
研究開発では、粘着材は単なる接着剤ではない。
界面そのものを設計する材料として扱われる。
求められる性能は、
● 熱伝導性
● 粘着力
● 絶縁性
● 柔軟性
● 耐熱性
● 難燃性
● 耐湿性
● 長期信頼性 など多岐にわたる。
つまり、粘着材は、機械・熱・電気を同時に設計する材料である。
■現場視点 ： 粘着材は貼り方で性能が変わる
量産現場では、
材料性能よりも、
貼り方が重要になる。
例えば、
● 気泡
● シワ
● 異物
● 圧着不足
● 剥離紙のズレ
● 貼り位置 によって、性能は大きく変わる。
つまり、良い粘着材より、
正しく貼られた粘着材の方が重要になる。
■熱 × 粘着の量産で起きやすい問題
量産工程では、
● 気泡混入
● 貼りズレ
● 剥離
● 圧着ムラ
● 厚みばらつき
● 異物混入
● リール供給時の変形
● 自動貼付位置ズレ
● 粘着材のはみ出し などが起きることがある。
これらは、熱性能だけでなく、
防水性、絶縁性、EMI性能にも影響する。
つまり、粘着材は、他の性能も左右する重要部材である。
■OTIS視点
OTISは、粘着材メーカーではない。
しかし、粘着材を、放熱材、絶縁材、金属箔、
グラファイト、EMI材などと組み合わせ、
量産で使える形へ加工する領域では貢献できる可能性がある。
OTIS視点で重要なのは、
● 高精度ラミネート
● 微細打ち抜き
● 異種材料積層
● 粘着構成設計
● 剥離紙設計
● リール供給
● 自動貼付対応
● 寸法安定性 である。
粘着材そのものより、粘着材をどう使うかに価値がある。
■OTISでできること
OTISでは、
● 熱伝導性粘着材加工
● 両面テープ加工
● 高精度ラミネート
● 放熱材との積層
● 絶縁材との積層
● 微細打ち抜き
● 異形状加工
● リール供給
● 自動貼付工程対応 などを通じて、
熱 × 粘着を量産で成立させる部材づくりに貢献できる可能性がある。
■OTISの専門外
一方でOTISは、
● 粘着剤そのものの配合開発
● 樹脂設計
● 接着剤化学
● 粘着材料そのものの製造 を専門とする会社ではない。
しかし、粘着材を熱対策部材として成立させる加工技術では重要な役割を担える可能性がある。
■この技術が重要になる産業
★★★★★ AIサーバー
★★★★★ データセンター
★★★★★ EV・電池
★★★★★ ESS・蓄電システム
★★★★☆ ウェアラブル機器
★★★★☆ ロボット
★★★★☆ スマートフォン
■まとめ
貼ることと、冷やすことは別の技術である
熱対策部材の多くは、貼って使われる。
しかし、貼ることと、熱を伝えることは、同じではない。
粘着材は、部品を固定し、防水し、絶縁し、応力を吸収する。
その一方で、熱の流れを妨げることもある。
だからこそ、熱 × 粘着では、材料性能だけではなく、
厚み、
圧着、
貼り位置、
積層構造、
加工精度、
量産性まで考える必要がある。
未来の熱対策は、どんな材料を使うかだけでは決まらない。
どう貼り、どう量産するかで、その性能は大きく変わるのである。
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
