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熱伝導ペースト（熱コンパウンド、熱グリース、熱界面材料（TIM）、熱ゲル、ヒートペースト、ヒートシンクコンパウンド、ヒートシンクペースト、CPUグリースとも呼ばれる）は、熱伝導性（ただし通常は電気伝導性はない）の化学化合物で、高出力半導体デバイスなどの熱源とヒートシンク間の界面として一般的に使用されます。熱伝導ペーストの主な役割は、熱伝達と放熱を最大化するために、界面領域から空気の隙間や空間（断熱材として機能する）を排除することです。熱伝導ペーストは、熱界面材料の一例です。
熱接着剤とは異なり、熱ペーストは熱源とヒートシンク間の接着に機械的な強度を与えるものではありません。ヒートシンクを所定の位置に固定し、圧力をかけて熱ペーストを広げ、薄くするために、ネジなどの留め具と併用する必要があります。
熱伝導ペーストは、重合可能な液体マトリックスと 電気絶縁体を充填剤として組み合わせたものです。充填剤は全体の質量の 70 ～ 80% を占め、熱伝導性も持ちます。2008 年の論文によると、熱伝導率は 0.17 ～ 0.3 W/(m·K) (ワット毎メートル・ケルビン) [ 1 ]から約 4 W/(m·K) まで上昇する可能性があります 。[ 2 ]液体マトリックスは、アクリレート、エポキシ、ホットメルト接着剤、感圧粘着テープ、シリコーン(シリコーン グリース)、溶剤系システム、またはウレタンである可能性があります。充填剤は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ホウ素、ダイヤモンド、または酸化亜鉛から作られる可能性があります。[ 1 ]
銀系熱伝導性化合物は、3～8 W/(m・K)以上の熱伝導率を持ち、シリコーン／セラミック媒体中に微細な銀粒子が懸濁した構造をしています。しかし、金属系熱伝導性ペーストは導電性と静電容量性を持つため、回路に流れ込むと誤動作や損傷の原因となる可能性があります。
最も効果的（かつ最も高価）なペーストは、ほぼ完全に液体金属（通常はガリンスタン合金の変種）で構成されており、熱伝導率は13 W/(m·K)を超えます。これらのペーストは均一に塗布するのが難しく、こぼれによる故障のリスクが最も高くなります。さらに、これらのペーストにはアルミニウムに対して非常に腐食性の高いガリウムが含まれているため、アルミニウム製のヒートシンクには使用できません。
熱伝導ペーストは、異なる部品間の熱伝導性を向上させるために使用されます。一般的な用途としては、パワートランジスタ、CPU、GPU、LED COBなどの半導体デバイスの電気抵抗によって発生する廃熱を放散することが挙げられます。これらのデバイスは、過剰な熱によって性能が急速に低下し、半導体の負の温度係数特性により、制御不能な状態から致命的な故障に至る可能性があるため、冷却が不可欠です。
工場出荷時のPCやノートパソコン（タブレットやスマートフォンはまれだが）では、通常、CPUケースの上部とヒートシンクの間に冷却用の熱伝導グリスが使用されている。CPUダイと一体型ヒートスプレッダの間にも熱伝導グリスが使用されることがあるが、代わりにハンダが使用される場合もある。
CPUのヒートスプレッダがサーマルペーストを介してダイに接続されている場合、オーバークロッカーなどのパフォーマンス愛好家は、「デリッド」 [ 3 ]と呼ばれるプロセスで、ヒートスプレッダ、つまりCPUの「蓋」をダイから取り外すことができます。これにより、通常は品質の低いサーマルペーストを、より高い熱伝導率を持つサーマルペーストに交換することができます。一般的に、このような場合には液体金属サーマルペーストが使用されます。
熱伝導ペーストの粘稠度は、他の熱界面材料とは異なる故障メカニズムの影響を受けやすい。一般的な故障メカニズムの一つにポンプアウトがあり、これはダイとヒートシンクの熱膨張・収縮率の違いにより、両者の間から熱伝導ペーストが漏れ出す現象である。多数の高温・低温サイクル（必ずしも電源サイクルとは限らない）を繰り返すと、ダイとヒートシンクの間から熱伝導ペーストが押し出され、ペーストの量が少なくなるため、最終的には熱性能の低下を招く。[ 4 ]
一部の化合物におけるもう一つの問題は、高温下でポリマーとフィラーマトリックス成分の分離が起こることである。ポリマー材料の損失は濡れ性の低下を招き、熱抵抗の増加につながる可能性がある。[ 4 ]
動作温度で相転移を起こす熱伝導ペーストが開発されている。相変化材料（融解時に大量の熱を吸収する材料）の通常の意味とは異なり、「相変化」熱伝導ペーストとは、意図された動作温度で軟化するペーストを指す。（以前のPCM熱伝導ペーストは実際に融解したが、信頼性に悪影響を及ぼした。）[ 5 ]
この軟化によりペーストが流れ戻り、ポンプアウトを部分的に解消します。その結果、高温・低温サイクルに対する耐性が向上し、寿命が延びます。これらは元々、熱伝導パッドに使用され、微細なフィット感と伝導性を向上させます。相変化熱伝導性コンパウンドは、塗布後、熱で定着するまでにしばらく加熱する必要があります。定着すると、熱伝導（ひいては冷却）が向上します。[ 5 ]
粉末状の酸化亜鉛は水生生物に対して非常に毒性が強く、水生環境に長期的な悪影響を及ぼす可能性があります。[ 6 ]人間の食品[ 7 ]や皮膚への使用[ 8 ]には無毒と考えられていますが、吸入すると危険です。しかし、熱伝導ペースト中の酸化亜鉛が粉末状に戻る可能性は非常に低いと考えられます。[ 6 ]
ウィキメディア・コモンズにある、熱伝導グリースに関連するメディア