ヒートシンクに最適なネジと取り付け方法は？
ヒートシンクの取り付けを誤ると、熱不良につながる可能性があります。ネジの互換性やトルクを見落としている人も多い。その結果、部品が損傷したり、熱伝導が低下したりすることがあります。
ほとんどのヒートシンクはM2-M4のようなマシンスクリューに対応しており、スクリュー、クリップ、プッシュピンを使って取り付けることができる。損傷を避けるためにトルクを制御する必要があります。
正しい取り付け方法を選択するために、私は常に機械的、熱的、メンテナンスの必要性に注目しています。どのようなファスナーや取り付けオプションが有効なのか、そしてよくある間違いを避けるにはどうすればいいのかを探ってみよう。
ヒートシンクと互換性のあるネジの種類を教えてください。
間違ったネジを使ってヒートシンクを取り付けると、ネジ山が剥がれたり、ベースがつぶれたりすることがあります。チップとの接触が悪くなり、早期故障につながる危険性があります。
ヒートシンクは通常、メートルねじ（M2、M3、M4）またはインペリアルねじ（#4-40、#6-32）に対応し、なべねじ、皿ねじ、ソケットねじなどのヘッドタイプがある。設計によっては、セルフタッピングねじとマシンねじの両方が使用されます。
ヒートシンクに使用される一般的なスクリュータイプ
| スクリュータイプ | 説明 | 典型的な使用例 |
|---|---|---|
| M2 / M3 / M4 | メートルねじ | 一般電子モジュール |
| #4-40 / #6-32 | 帝国の糸 | 北米エレクトロニクス |
| フラット/パン/ソケット | ヘッドプロファイルにより異なる | リセスまたはクリアランスによる |
| セルフタッピング | 柔らかい金属やプラスチックに糸を通す | インサートなしのシンプルな取り付け |
| SEMSネジ | 組み立て済みワッシャー付き | 生産効率 |
| 固定ネジ | ヒートシンクに取り付けられたまま | メンテナンスの多いアプリケーション |
私は通常、可能な限りメートルネジ、特にM3かM4を勧める。重いモジュールや深いネジ穴にはM4が最適です。高トルクで設計する場合は、M4の方が強度が高くなります。ほとんどのアルミ押し出しヒートシンクでは、タップ穴がこれらのネジを簡単に受け入れます。
ヒートシンクの取り付けには、M3やM4のようなメートルネジが一般的に使用される。真
アルミニウム製ヒートシンクの一般的な穴サイズに適合し、信頼性の高いねじ切りを提供します。
ヒートシンクに使用できるネジはセルフタッピングネジのみです。偽
マシン・スクリューの方が一般的で、特にネジ穴やインサートが付いているものが多い。
ヒートシンクの設計では、どのような取り付け方法がサポートされていますか？
取り付けが悪いと熱接触が悪くなる。スプリングクリップやプッシュピンは取り付けが簡単だが、振動で故障することがある。ネジは保持力が高いが、正しいトルクが必要。
ヒートシンクは、サイズ、重量、用途に応じて、ネジ、スプリングクリップ、プッシュピン、接着剤、リベット、またはスタンドオフを使用して取り付けることができます。
表：マウント方法とトレードオフ
| 取り付け方法 | 長所 | 制限事項 |
|---|---|---|
| ネジ止め | 強くて信頼できる | 穴の下準備とトルク管理が必要 |
| クリップ取り付け | 迅速かつ低ストレス | スペースとプリロードの調整が必要 |
| プッシュピン | ツールレスで素早く | 限られた強さ |
| リベット | パーマネント、強力 | 使用不可 |
| 熱接着剤 | クリーン、ネジなし | 永久的で弱い結合 |
| サーマル・テープ | 使いやすい | 荷重や振動に最も弱い |
| スタンドオフ＋ネジ | 強力なモジュラー | より複雑で、スペースが必要 |
小型の基板実装用ヒートシンクは、プッシュピンやクリップで十分な場合が多い。大型のヒートシンク、特に筐体やモジュールに取り付けるヒートシンクには、ネジやスタンドオフが必要です。ネジ＋サーマルテープのようなハイブリッド方式が信頼性を向上させることもある。
クリップでヒートシンクを固定する。真
スプリングクリップがヒートシンクをコンポーネントに押し下げ、確実に接触させます。
リベッティングは常にリバーシブルだ。偽
リベットは永久的な結合を形成し、損傷なく取り外すことはできない。
ネジ穴や圧入インサートはありますか？
ネジ穴があれば取り付けは簡単ですが、ヒートシンクの壁が薄すぎると剥がれることがあります。そういう場合はインサートを使います。
はい、ヒートシンクの厚みや荷重に応じて、タップ穴、圧入インサート、PEMナットやキャプティブスクリューのようなクリンチファスナーをサポートしています。
穴の種類とねじインサートのオプション
| 方法 | 説明 | 最適 |
|---|---|---|
| タップ穴 | アルミニウムに直接切り込まれたスレッド | 軽荷重から中荷重 |
| 圧入インサート | 真鍮/ステンレスの圧入 | 高トルク、繰り返し使用可能 |
| セルフクリンチングナット | シートメタルに圧力で挿入 | 薄肉ヒートシンク |
| 固定ネジ | ヒートシンク本体内部に保持されたネジ | 現場で維持可能な設計 |
M3やM4の穴の場合、肉厚が3mm以上あれば、アルミに直接タップします。肉厚が薄い場合やトルクが大きい場合は、圧入インサートを追加します。インサートは剥がれにくく、何度取り付けても長持ちします。
圧入インサートは、軟質金属に直接タッピングするよりも強いねじ山を提供します。真
インサートはより硬い素材でできており、荷重をより分散する。
タップ穴はプラスチック製ヒートシンクにのみ使用できる。偽
ヒートシンクのネジ山はアルミニウムが一般的である。
ネジ穴のサイズや配置はカスタマイズできますか？
ネジ穴の位置が悪いと取り付けに失敗します。ヒートシンクの設計では、レイアウトに合わせて穴をカスタマイズできるようにしています。
ネジ穴のサイズ、ネジの種類、深さ、配置、公差をカスタマイズして、特定の取り付けニーズに合わせることができます。
代表的なネジ穴のカスタマイズ
| パラメータ | オプション |
|---|---|
| ネジサイズ | M2、M3、M4、#4-40など。 |
| 穴径 | クリアランス、タップ、圧入 |
| ザグリ/カウンターシンク | スクリューヘッドのスタイルに基づく |
| 穴の位置 | X/Yスペーシング、オフセット、グリッドレイアウト |
| 穴の数 | サイズにより1～10以上 |
私は3次元CADを使って、穴がフィンを避け、壁の強度を保ち、お客様の取り付けパターンに合うようにします。また、強度を保つために穴の下にボスを使用しています。クリアランスホールは通常、少しオーバーサイズにします（例えば、M3ネジの場合、3.4mm）。これにより、取り付けの際にある程度の公差を持たせることができます。
ヒートシンクのネジ穴は、顧客の設計に合わせて配置できる。真
ヒートシンクは多くの場合、特定のプリント基板やモジュールのレイアウトに合わせてカスタム加工される。
ヒートシンクの穴の位置とサイズは固定されており、変更することはできません。偽
ほとんどの設計で、穴の仕様は完全にカスタマイズできる。
ヒートシンクの取り付けには、どのようなトルク仕様が適用されますか？
トルクが大きすぎると部品が壊れる。少なすぎるとヒートシンクがぐらつく。ストレスを避けるために、私は常に仕様範囲に従っている。
トルクの上限は、ネジのサイズとヒートシンクの材質によって異なる。例えば、M3ネジでは0.5～0.7Nm、M4ネジでは1.6～2.0Nmを使用することが多い。
ネジサイズの参考トルク値
| ネジサイズ | 標準トルク範囲 | 備考 |
|---|---|---|
| M2 | 0.2-0.3 Nm | 小さなネジ、最小限の負荷 |
| M3 | 0.5-0.7 Nm | モジュール用ヒートシンク共通 |
| M4 | 1.6-2.0 Nm | 大型ヒートシンクまたは金属ベース |
| #4-40 | 4～6インチポンド（～0.45～0.7） | M3のインペリアル換算値 |
常にトルク制御された工具を使う。TIM（サーマルインターフェイス材）を落ち着かせるために、2段階でトルクをかける。ワッシャーは荷重を分散させ、緩みを防ぐのに役立ちます。特に薄いフィンや小さなモジュールの近くでは、トルクのかけすぎを避ける。
ヒートシンクのネジを締めすぎると、反りや部品の損傷の原因となります。真
トルクが大きすぎると、ヒートシンクが変形したり、チップ表面にクラックが入ったりすることがあります。
どのサイズのネジも同じトルクで締め付けることができる。偽
各ネジのサイズと材質には、安全なトルク範囲があります。
結論
ヒートシンクを正しく取り付けるには、ネジのタイプ、ネジ山、穴の設計、トルクを合わせる必要があります。適切な組み合わせにより、強力な接触、より良い熱伝達、より安全な操作が保証されます。
