放熱材（TIM）とは
放熱材（TIM）とは、発熱体と冷却部材のあいだに挟み、両者のすき間を埋めて熱を伝えやすくする材料です。 Thermal Interface Material の頭文字からTIMと呼ばれます。
半導体チップは動作すると発熱します。その熱は、パッケージ、ヒートスプレッダー、ヒートシンクへと順に伝わり、最後に周囲の空気へ移ります。ロームのTechWebにある熱設計の記事は、熱の伝わり方に伝導・対流・放射の3つがあるとしたうえで、熱設計とはチップから大気までの放熱経路の熱抵抗を下げていく作業だと述べています。
ところが、この経路には弱点が潜んでいます。チップの表面もヒートシンクの底面も、肉眼では平らですが、拡大すると細かな凹凸があります。金属どうしを強く押し付けても、実際に触れ合うのは凹凸の山どうしで、谷の部分には空気が入り込みます。レゾナックのコラムは、TIMに求められる働きとして、半導体パッケージやヒートスプレッダーの表面の微細な凹凸を埋めて接触熱抵抗を下げることを挙げています。
この空気こそが、放熱経路のなかで最も熱を通しにくい層になります。信越シリコーンの放熱用シリコーンのカタログは、空気の熱伝導率を約0.03 W/m・K、同社の放熱用シリコーンを約0.8〜12 W/m・Kと記しています（同社カタログの記載値）。いちばん低い0.8 W/m・Kのシリコーンでも、空気の約27倍にあたります（両方の記載値から計算しました）。
TIMの熱伝導率は、金属と比べれば小さな値です。それでも挟むと温度が下がるのは、TIMが空気を追い出して、その場所へ入れ替わるからです。
熱抵抗を下げる4つの手
Section titled “熱抵抗を下げる4つの手”信越シリコーンのカタログは、放熱材の熱抵抗Rを、材料そのものの熱抵抗Roと、界面の接触熱抵抗Rsの和として示しています。Roは、熱の移動距離L、熱伝導率λ、断面積Aから L /（λ×A）で求まります。ロームのTechWebにある伝導の熱抵抗の記事も、断面積が大きくなるか長さが短くなると伝導の熱抵抗は下がると述べています。
この式から、打てる手が4つに絞られます。
1つ目は、厚みを薄くすることです。信越シリコーンのカタログは、塗布厚みをBLT（Bond Line Thickness）と表記し、薄膜で使うほど熱抵抗を小さくできると記しています。2つ目は、熱の通り道の面積を広く取ることです。3つ目は、熱伝導率の高い材料を選ぶことです。
4つ目が、接触熱抵抗Rsを下げることです。材料が相手の面へよくなじむほど、Rsは小さくなります。信越シリコーンは、低硬度の放熱シリコーンパッドの特長として、軟らかく密着性に優れることを挙げています。同社のフェイズチェンジマテリアルは、約50℃以上で軟化し、密着性が上がることで接触熱抵抗が下がると記されています（同社カタログの記載）。熱伝導率の数字を1つ上げるより、相手の面へなじませるほうが効果の大きい場面があります。
同社の熱伝導性シリコーンゴムシートTCシリーズでは、代表製品の熱伝導率がISO 22007-2の測定で0.8〜7.3 W/m・Kの範囲に並びます（同社製品の値）。厚さは0.20〜0.80mmです。
TIM1とTIM2 ── 熱源に近いほど要求が厳しくなります
Section titled “TIM1とTIM2 ── 熱源に近いほど要求が厳しくなります”レゾナックのコラムは、TIMをTIM1とTIM2に大別しています。TIM1はパッケージとヒートスプレッダーのあいだ、TIM2はヒートスプレッダーとヒートシンクのあいだで使われます。TIM1のほうが熱源であるチップへの距離が近いため、より低い熱抵抗と高い熱伝導率が要求されます。そのためTIM1には、層を薄くでき、高熱伝導のフィラーを多く配合できるペースト状のTIMが使われると同社は述べています。
同コラムは、データセンター向けGPUで、パッケージを液冷ヒートシンクやコールドプレートで直接冷却する構成が増えているとも記しています。ヒートスプレッダーを省いたリッドレス構成では、放熱経路が短くなり、界面の数が減るぶん、総合の熱抵抗が下がります。この構成で使うTIMをTIM1.5と呼びます。
レゾナックのシート状TIMは、黒鉛フィラーを厚さ方向に配向させることで、実装時に25〜45 W/（m・K）、バルクでは最大90 W/（m・K）の熱伝導率になると同社は記しています（同社製品の値）。軟質で高粘着のベース樹脂により、柔軟性と粘着性も確保しているとしています。
形ごとの得手不得手と、時間が経ってからの代償
Section titled “形ごとの得手不得手と、時間が経ってからの代償”TIMには、グリース状、シート状、パッド状、熱で軟らかくなるフェイズチェンジ型などがあります。信越シリコーンのカタログは、放熱オイルコンパウンドについて、薄膜塗布ができて接触熱抵抗が小さい一方、接着性が無いためビス止めのできる部位に向くと記しています。厚みのあるすき間には、放熱ギャップフィラーが向きます。同社は低硬度パッドの用途として、熱源側とヒートシンク側の公差から生まれるギャップを吸収し、発熱素子・パッド・ヒートシンクのあいだの空隙を無くすことを挙げています。
代償は、使い始めてしばらく経ってからやってきます。グリース状のTIMは、温度の上下や振動を繰り返すうちに接触面のあいだから外へ移動し、層が薄く痩せていきます。これがポンプアウトです。デンカは、放熱グリースの製品ページで、耐ポンプアウト性と耐ブリードアウト性の高い高信頼性グレードや、縦置きで使えるグレードを揃えていると記しています（同社製品ページの記載）。
同社は、2液硬化型グリースGFC-R55の耐垂れ落ち・耐ポンプアウト試験の条件として、アルミとガラスのあいだにグリースを挟み、マイナス40℃で30分と150℃で30分を3000時間繰り返す条件を挙げています。グリース厚みは、垂れ落ち試験が2mm、ポンプアウト試験が0.2mmです。同社は用途として、5G基地局、車載のECU・インバータ・LEDヘッドランプ、パソコンのMPU、パワーモジュールなどを挙げています。
熱伝導率の数字だけで選ぶと、この時間の軸が抜け落ちます。カタログの熱伝導率は初期の値なので、3000時間後の姿は耐久試験の条件から読み解きます。
よくある質問（FAQ）
Section titled “よくある質問（FAQ）”放熱材（TIM）とは何ですか？
発熱体と冷却部材のあいだに挟み、両者のすき間を埋めて熱を伝えやすくする材料です。Thermal Interface Material の頭文字からTIMと呼ばれます。放熱グリース、放熱シート、放熱パッドなどが該当します。
すき間を埋めると、なぜ温度が下がるのですか？
すき間に入り込むのが空気だからです。信越シリコーンの放熱用シリコーンのカタログは、空気の熱伝導率を約0.03 W/m・K、同社の放熱用シリコーンを約0.8〜12 W/m・Kと記しています。空気をシリコーンへ入れ替えるだけで、その層の熱の通りが大きく改善します。
熱伝導率がいちばん高い製品を選べばよいのですか？
熱伝導率は4つの要素のうちの1つです。信越シリコーンのカタログは、放熱材の熱抵抗を、材料そのものの熱抵抗と界面の接触熱抵抗の和として示しています。厚みを薄くする、面積を広く取る、熱伝導率を上げる、相手の面へなじませる、の4つが揃って熱抵抗が下がります。
TIM1とTIM2の違いは何ですか？
使う場所です。レゾナックのコラムによると、TIM1はパッケージとヒートスプレッダーのあいだ、TIM2はヒートスプレッダーとヒートシンクのあいだで使われます。TIM1のほうが熱源であるチップに近いため、より低い熱抵抗と高い熱伝導率が要求されます。
どんな形の製品がありますか？
グリース状、シート状、パッド状、熱で軟らかくなるフェイズチェンジ型などがあります。信越シリコーンのカタログは、薄く塗れる放熱オイルコンパウンドと、厚みのあるすき間を埋める放熱ギャップフィラーを、それぞれ別の用途として挙げています。
一度取り付ければ、ずっと同じ性能ですか？
時間の軸があります。デンカは放熱グリースの製品ページで、耐ポンプアウト性と耐ブリードアウト性の高い高信頼性グレードや、縦置きで使えるグレードを揃えていると記しています。温度の上下や振動を繰り返すうちにグリースが接触面から移動する現象が、ポンプアウトです。
フェイズチェンジマテリアルとは何ですか？
温度が上がると軟らかくなるTIMです。信越シリコーンのカタログは、約50℃以上で軟化し、密着性が上がることで接触熱抵抗が下がると記しています。シートとしての作業性と、グリース並みの密着性を両立させる材料です。
比較・違いを学ぶ
Section titled “比較・違いを学ぶ”- ダイボンディングとは ── チップを基板へ接着する材料も熱の通り道になり、パワー半導体でははんだや銀焼結材が選ばれます
- 反りとは ── 熱がもたらすもう1つの副作用で、材料ごとの熱膨張の差が形を曲げます
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- 信越シリコーン「放熱用シリコーン」製品カタログ（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 空気と放熱用シリコーンの熱伝導率、熱抵抗の式、BLT、フェイズチェンジマテリアルの軟化温度
- 信越シリコーン「放熱シリコーンゴム加工品」製品ページ（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── TCシリーズの熱伝導率と厚さ、低硬度パッドの密着性
- 信越化学工業「放熱シリコーンゴム加工品」事業・製品ページ（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 発熱体と冷却部材のあいだへ密着させて熱を伝えるという用途
- レゾナック「先端半導体パッケージの熱マネジメントに貢献する材料（1）」（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── TIM1・TIM2・TIM1.5の区分、微細な凹凸と接触熱抵抗、シート状TIMの熱伝導率
- デンカ「デンカ放熱グリース」製品ページ（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── ポンプアウトとブリードアウト、耐久試験の条件、用途
- ローム「熱抵抗と放熱の基本：熱抵抗とは」TechWeb（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 熱抵抗の考え方と単位
- ローム「熱抵抗と放熱の基本：伝導における熱抵抗」TechWeb（2026年8月30日にリンク生存を実測、200）── 断面積と長さが伝導の熱抵抗へ与える影響