ヒートシンクとは？仕組みや必要性などをわかりやすく解説

ヒートシンクとは？

ヒートシンクとは、吸収した熱を空気中に発散（放熱）することで冷却を行う部品のことです。「放熱板」とも呼ばれ、CPUを冷却する「CPUクーラー」やSSDなどに備え付けられています。材質には、熱伝導率が高く加工性にも優れるアルミニウムが使われることが多いです。

機器の冷却のために使用するヒートシンクですが、電気の力などを使って冷却を行うものではなく、熱を空気中に発散する放熱による自然冷却で温度の上昇を防ぐものです。ヒートポンプなどとは異なり、特定の箇所を周囲よりも低い温度にすることはできません。

ヒートシンクで放熱できる仕組み

ヒートシンクを熱源に取り付けると、機器の持つ熱は熱伝導によってヒートシンクに伝わります。熱はヒートシンクから周囲の空気へと逃げていき、結果として熱源の温度が下がるという仕組みです。

つまり、ヒートシンクは空気に触れる面積が広いほど、放熱効率が高くなります。ヒートシンクの熱を放出する部分は、凹凸をつけたり蛇腹状に加工したりするなど、表面積を増やして放熱効率を高めるために「フィン」と呼ばれる構造になっている製品が多いです。冷却効果を高める目的で、空冷ファンなどと組み合わせて用いられる場合もあります。

単純な仕組みなので故障する可能性が低く動作音も発生しない点が、ヒートシンクのメリットです。また、周囲の温度以上に温度が低くなることもないため、結露の発生も心配せずに済みます。

ヒートシンクが必要な理由

CPUやSSDなど、電子機器の本体に内蔵される部品は性能が高くなるほど電力を多く消費し、発熱量も増加します。高負荷の動作に対応する高性能な部品ほど、温度が上昇しやすいということです。

部品の温度が上昇しすぎると、熱暴走によって誤作動が起こる恐れがあります。また、継続的に発熱を繰り返すことで性能が低下したり、故障を招いたりする可能性も考えられます。熱暴走による機器の誤作動や故障を防ぐためには、内部にこもった熱を外部に放出しなければいけません。機器の発熱しやすい箇所にはヒートシンクを取り付け、冷却性能を確保することが重要です。

ヒートシンクを使う前に知っておきたい「熱抵抗」

ヒートシンクを使用する際には、放熱性の目安となる「熱抵抗」を確認しておく必要があります。熱抵抗とは熱の伝わりにくさを表す指標のことです。値が小さいほど空気中に放熱される熱量が増えるので、熱抵抗が小さいものほど性能が高いヒートシンクといえるでしょう。一般的には、ヒートシンクの表面積が広いほど熱抵抗も低くなります。

放熱シートも併用するとより効果的

ヒートシンクと同じく、部品の冷却を目的としているアイテムに「放熱シート（熱伝導シート）」があります。放熱シートとは、熱伝導性を持つシリコンゴムを加工したもので、発熱する部品とヒートシンクの間に挟み込んで使用するアイテムです。

放熱シートを使うことで熱抵抗を下げられるので、ヒートシンクに熱を伝えやすくなり、放熱効率をさらに高められます。発熱量が多い部品を使う際は、ヒートシンクと放熱シートを併用すると、より効果的な冷却を行えるでしょう。

ただし、放熱シートはあくまでヒートシンクに熱を伝えやすくする役割しか持ちません。放熱シート単体で使用しても、放熱効果は見込めない点には注意が必要です。