放熱シリコーンの性能を守る保管・取り扱いの基本

2026年02月09日

同じ放熱シリコーンを使用しているにもかかわらず、

評価結果が安定しない
試作では良かったのに、量産で性能ばらつきが出る

このようなトラブルは、実は珍しくありません。そしてその原因の多くは、「材料の品質」ではなく保管・取り扱い条件に起因しています。放熱シリコーンは、単なる“接着・塗布材”ではなく、設計値を満たすために精密設計された機能材料です。つまり、「正しく使って初めて、カタログ通りの性能が出る材料」なのです。

■ 放熱シリコーンは「機能材料」

放熱シリコーンは、単なるペースト状材料ではなく、複合材料（コンポジット材料）として設計された高機能材料です。その性能は、単一成分ではなく、複数要素の精密なバランスによって成立しています。主な構成要素は以下の通りです。

熱伝導フィラー
アルミナ（Al₂O₃）、窒化ホウ素（BN）、窒化アルミニウム（AlN）などが代表例です。これらのフィラーは粒径分布、形状（球状・板状）、表面処理状態によって熱伝導ネットワークの形成効率が大きく変化します。単に充填率が高ければ良いわけではなく、「粒径分布設計」と「分散状態」が実効熱伝導率を決定づけます。
シリコーンポリマー（基材）
熱伝導フィラーを保持しつつ、基材への濡れ性、追従性、長期信頼性を担うマトリックス成分です。分子量分布や架橋密度によって、粘度特性、流動性、圧縮後の復元性（ポンピングアウト耐性）、耐熱性が制御されています。
各種添加剤（分散剤・チキソ剤・安定剤など）
これらは量としては微量ですが、実際の取り扱い性・安定性を左右する極めて重要な成分です。分散剤はフィラー表面との界面制御を担い、チキソ剤はせん断時と静置時のレオロジー特性を制御します。安定剤は高温環境下でのポリマー劣化や相分離を抑制し、長期信頼性に寄与します。

■ 各成分状態が性能に与える具体的影響

放熱シリコーンの性能は、配合比だけでなく「状態管理」に大きく依存します。

フィラー分散状態と熱伝導率の関係
フィラーが均一に分散している場合、材料内部に連続的な熱伝導パス（Thermal Path）が形成されます。しかし、沈降や凝集が起きると熱伝導ネットワークが途切れ、同じ材料でも実効熱伝導率が低下します。実務的には、カタログ値5 W/m·Kの材料でも、分散不良状態では3 W/m·K相当まで低下するケースもあります。
基材粘度変化と界面熱抵抗
粘度が変化すると塗布後の膜厚が変わり、結果として界面熱抵抗（Thermal Contact Resistance）が変動します。特にギャップ設計が数十µm〜数百µm領域の放熱設計では、粘度変動がそのまま温度上昇差として顕在化します。
レオロジー特性（チキソ性）とプロセス再現性
チキソ性が崩れると、「自動塗布時の吐出量ばらつき」、「ダレ・盛り上がりの発生」「圧着後の広がり量変動などが発生し、「設計通りの塗布形状」が再現できなくなります。

■ 「見た目が同じでも性能が違う」という現象の正体

現場でよくあるのが、「見た目はいつも通り」「触った感じも特に違和感はない」
しかし・・・「測定すると温度が高い」というケースです。

これは材料内部で、

フィラーが部分的に沈降している
撹拌によって空気を巻き込み、ボイド率が増加している
基材の微妙な劣化により界面濡れ性が低下している

といった「目視では分からない変化」が起きていることが原因です。放熱シリコーンは、“配合設計された材料”であると同時に、“状態管理が性能を支配する材料”だと言えます。

■ 保管条件で注意すべきポイント

※具体的な数値条件（温度範囲・保管期間など）は、必ずMomentive社の技術データシート（TDS）および製品仕様書の指示を最優先してください。放熱シリコーンは、化学的には比較的安定な材料に分類されますが、「複合材料（フィラー高充填系）」であるがゆえに、温度履歴・重力・時間の影響を確実に受ける材料です。ここでは、現場で実際に問題になりやすい観点から整理します。

● 温度管理（温度履歴が材料状態を変える）

放熱シリコーンは、温度によって以下の物性変化が連鎖的に発生します。

★ 高温環境下で起きる主な変化

シリコーンポリマーの熱酸化劣化
→ 分子鎖の切断や再結合により、粘度が設計値から逸脱する
フィラーと基材の界面安定性の低下
→ 表面処理剤の劣化により、分散安定性が低下する
軽質成分のブリードアウト
→ 表面へのオイル分離 → 塗布後の濡れ性低下

これらは短期間では顕在化しにくいものの、数週間〜数か月の高温履歴によって、測定すると確実に性能が変わっているというケースが実務上よく見られます。結果として、

接触熱抵抗の増加
塗布後の広がり量の不安定化
長期通電時の温度上昇増大

といった形で現れます。

★ 低温環境下で起きる主な変化

一方、低温保管も安全とは限りません。

基材粘度の上昇
→ 室温復帰後も完全には元のレオロジー特性に戻らない場合がある
フィラー沈降の固定化
→ 低温下では再分散が進みにくく、「撹拌しても戻らない状態」が発生する
凝集構造の形成
→ 微細凝集が残り、塗布面内で熱伝導ムラを生む原因になる

特に冬場の非空調倉庫では、材料が「一晩で別物になっている」ことすらあり得ます。

保管姿勢（沈降対策は熱設計の前提条件）

放熱シリコーンは、多くの場合フィラー充填率が70〜90 wt%レベルに達する高充填系材料です。このため、重力の影響による沈降は「起きないように設計されている」ものの、「ゼロではない」というのが実情です。特に以下の条件が重なると、沈降リスクが急激に高まります。

長期間の静置保管
1kg超〜数kgクラスの大容量容器
横倒しや斜め保管による応力偏り
温度変動の繰り返し（昼夜温度差）

沈降が進行すると、容器内で以下のような層分離が起きます。

上層：フィラー濃度の低い低熱伝導層
下層：フィラー高濃度の高粘度層

この状態で上澄みだけを使用すると、

実効熱伝導率の低下
設計ギャップに対して塗布厚が過大になる
ポンプ圧の変動による吐出量ばらつき

といった問題が発生します。重要なのは、｢未開封＝品質保証された状態｣が起こりえる製品であるという点です。高機能材料ほど、「未開封であっても状態管理が必要」という特性を持っています。

■ 使用期限（Shelf Life）管理

一般的に放熱シリコーンに設定されているShelf Lifeは、単なる「固まらない期限」ではありません。メーカーが保証しているのは、熱伝導率、粘度範囲といった複数の物性パラメータが、規格内に維持されている期間です。つまり、Shelf Life管理とは「材料性能そのものを管理している」という意味を持ちます。