2026.1.9

銅の熱伝導率を理解して最適設計を実現する完全ガイド

材質

銅は電子部品や熱交換器、放熱板などの設計で欠かせない材料です。その理由は高い熱伝導率にあります。本記事では、銅の熱伝導率の基礎知識から用途別の活用方法、測定方法や設計への反映までを徹底解説し、失敗しない材料選定をサポートします。

銅の基本特性と熱伝導率の関係

銅は常温で約400 W/m·Kの熱伝導率を持ち、金属材料の中でもトップクラスです。熱伝導率は純度や結晶構造、温度によって変化します。例えば、電子機器用の導体材料として使用する場合は、高純度銅（OFC銅）が推奨されます。結晶粒界や不純物が少ないほど熱伝導性は向上します。

銅の熱伝導率の基礎に関して解説で詳しく解説しています。

熱伝導率は、レーザー閃光法やフローメーター法、ホットプレート法などで測定されます。各方法の特徴は以下の通りです。

銅の熱伝導率の測定に関して解説で詳しく解説しています。

電子機器での銅活用に関して解説で詳しく解説しています。

熱交換器用途に関して解説で詳しく解説しています。

精密機械での銅活用に関して解説で詳しく解説しています。

純銅は熱伝導率が非常に高いですが、亜鉛やニッケルを添加した合金では熱伝導率は低下します。設計時には合金の熱伝導率を確認し、用途に応じた選定が重要です。例えば、耐摩耗性が求められる部品では合金銅を選びつつ、放熱効率の最適化を図ります。

銅合金の熱伝導率に関して解説で詳しく解説しています。

例1: CPUヒートシンク用銅板
厚さ 3 mm、面積 100 cm²
熱伝導率 400 W/m·K → 効率的に熱を拡散可能

例2: 配管用銅管
直径 20 mm、長さ 2 m
熱伝導率 385 W/m·K → 熱交換器での効率向上

設計例に関して解説で詳しく解説しています。

銅の熱伝導率はどのくらいですか？

銅は常温で約400 W/m·Kの熱伝導率を持ち、金属材料の中でも非常に高い部類です。純度や結晶構造、不純物の量によって若干変動しますが、電子部品や放熱材の設計で重宝される理由はこの高い熱伝導性にあります。

銅の熱伝導率は合金によって変わりますか？

はい、純銅は非常に高い熱伝導率を持ちますが、亜鉛やニッケルを添加した合金では熱伝導率が低下します。用途によって耐摩耗性や強度を優先する場合は合金銅を選び、放熱効率とのバランスを考慮する必要があります。

熱伝導率の測定方法にはどのようなものがありますか？

熱伝導率はレーザー閃光法、ホットプレート法、フローメーター法などで測定されます。レーザー閃光法は薄膜や微小部品向き、ホットプレート法は大型部材向き、フローメーター法は液体冷却による熱輸送評価に適しています。

銅を放熱材や熱交換器で活用する際の注意点は何ですか？

用途に応じた銅の選定が重要です。電子機器の放熱材では高純度銅を使用し、熱交換器では耐食性を考慮した合金を選定します。また、厚さや面積によって熱拡散効率が変わるため、設計時に熱伝導率を計算して最適化することが求められます。

銅の高い熱伝導率を理解することで、電子機器や熱交換装置、精密部品の設計精度と効率を最大化できます。用途別の特性、合金選定、測定方法を踏まえた設計により、性能向上とコスト最適化が可能です。具体的な応用例と設計ノウハウは、こちらの記事で詳しく紹介しています。