パワー半導体の冷却技術とサーマルマネージメント

第1部 金属複合ヒートシンク材料の特性とパワーモジュールへの応用

(2017年5月29日 9:45〜11:00)

パワーモジュールの信頼性向上には、熱伝導率、熱膨張率のバランスの高い材料として、金属複合ヒートシンクが注目されています。その概要、製品・技術の特徴、応用分野についてご紹介させていただきます。

1. 金属複合ヒートシンク材料の概要
2. 製品・技術の特長
3. 応用分野の動向
4. 今後
• 質疑応答

第2部 ヒートパイプを活用したパワー半導体の冷却技術

(2017年5月29日 11:10〜12:30)

　当社の高発熱対応の大型ヒートシンクは、鉄道、太陽光発電、変電所、バッテリなど高性能、信頼性を重要視する用途において多くのお客様に使用して頂いております。特にヒートパイプの適用については、当社は40年以上の実績があり、適切な設計提案にて小型、高性能を実現しております。 　本講座では、ヒートパイプの原理としてその特徴を、また実施例を通じてその優位性をご紹介いたします。

1. 古河電工および当社の放熱製品の紹介
   1. 古河電工紹介
   2. 古河電工の放熱製品の紹介
2. ヒートパイプ
   1. ヒートパイプの構造・作動原理・特徴
   2. ヒートパイプの活用方法
3. パワー半導体における活用事例
   1. ヒートパイプを用いた設計
   2. 鉄道車輌への活用事例
   3. 太陽光発電への活用事例
   4. 大光量LED照明機器への活用事例
   5. その他高発熱対応ヒートシンクへの活用事例
• 質疑応答

第3部 SiCパワー半導体向け冷却器の開発と放熱技術

(2017年5月29日 13:10〜14:30)

　近年、環境性能に優れたハイブリッドカーや電気自動車の開発、生産が行われている。これらの自動車にはインバータ制御のモータで駆動している。インバータにはパワー半導体が使われているが、信頼性の観点から駆動時に発生する熱対策が重要な課題の一つとなっている。また、パワー半導体の発熱密度は大きくなっており、今後ますます熱制御が重要になる。 　本講座では最新のパワー半導体の冷却技術について紹介し、パワー半導体 (電気・電子機器) の熱制御を行う上で必要な熱設計のポイント、考え方について解説します。

1. パワー半導体の特徴とその冷却にかかわる課題
   1. 高温作動への対応
   2. 発熱密度増加への対応
2. 電機・電子機器の冷却技術の基礎
3. パワー半導体冷却において考慮すべき要件
4. 次世代パワー半導体冷却の考え方
5. 半導体冷却への適用が期待される技術
   1. 熱伝導経路の進化:直冷式冷却器
   2. 冷却構造の進化:両面冷却モジュール
   3. 熱伝達の進化:液冷用高性能フィン
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第4部 高発熱密度電子機器のサーマルマネージメント

(2017年5月29日 14:40〜16:00)

　本講座では、数百W/cm2レベルの高発熱密度電子機器のサーマルマネージメントの考え方について概説する。特に、本格的な量産が検討されている電気自動車や燃料電池車のSiC型車載用インバータ (発熱密度300W/cm2以上) の冷却技術について紹介する。

1. 研究の背景
   1. 電子機器におけるサーマルマネージメントの重要性
   2. 高発熱密度電子機器におけるヒートスプレッダーの考え方
   3. 車載用インバータのサーマルマネージメント問題
2. 特殊な沸騰/蒸発形態を利用した冷却デバイス開発
   1. 電子機器冷却におけるポーラス体の応用 (ヒートパイプ、ベイパーチャンバ)
   2. 沸騰浸漬冷却による冷却限界を超えるためには
   3. 気泡微細化沸騰による車載用インバータの浸漬冷却
3. 金属ポーラス体を用いた冷却デバイスの冷却性能と今後の展望
   1. 等方構造ポーラス体の冷却性能
   2. サブチャンネル装荷型ポーラス体の冷却性能
   3. 一方向性ポーラス体による冷却促進の可能性
4. その他
   1. ナノテクノロジーを応用した沸騰冷却の促進
   2. 車載用インバータ冷却液の課題
• 質疑応答

第5部 車載用パワー半導体モジュールの放熱・冷却技術

(2017年5月29日 16:10〜17:30)

　最新のパワーエレクトロニクスは、地球環境対策や電力消費削減対策に貢献する技術であり、我が国が世界をリードして行ける分野である。さらに、今後の成長分野として注目されているIoT、AI (人工知能) 、ロボティクスといった最先端分野においてもパワーエレクトロニクス技術が必要不可欠である。パワーエレクトロニクス装置の中核デバイスであるパワー半導体においては、SiからSiC/GaNへ大きな変化が始まっている。 　本講座では、パワー半導体の自動車 (EV/HEV) への適用について技術動向と小型・軽量化を実現する放熱・冷却技術について紹介する。さらに、SiCパワー半導体の自動車への適用効果について述べる。

1. パワーエレクトロニクスとパワー半導体
   1. パワーエレクトロニクスの重要性
   2. 車載用パワーエレクトロニクスとパワー半導体
2. パワー半導体の実装技術
   1. 半導体素子とパッケージの動向
   2. パワー半導体のパッケージ
3. 車載用パワー半導体の放熱・冷却技術
   1. 車載用パワー半導体の要求性能
   2. 車載用パワー半導体の放熱・冷却技術
   3. パワー半導体の直接冷却化
   4. 冷却性能評価技術
4. 次世代パワー半導体の車載への適用
   1. WBGデバイスの実装技術
   2. WBGデバイスの自動車への適用と課題
5. まとめ
• 質疑応答