パワーデバイスの放熱、冷却技術

第1部 熱の伝わり方の仕組みと熱設計の基礎

(2019年7月9日 10:00～11:30)

1. 熱の伝わり方
   1. 熱伝導
   2. 対流熱伝達
   3. 輻射
2. 熱抵抗と熱回路
   1. 熱抵抗の定義
   2. 熱回路による熱設計
3. 放熱、冷却技術
• 質疑応答

第2部 小型インバータを実現する高放熱実装と封止技術

(2019年7月9日 12:10〜13:40)

　小型高放熱高信頼性を求められる車載電子製品で、電子製品の樹脂封止技術が注目されています。 　本セミナーでは、インバータ用大型パワーデバイスから、機電一体製品用デバイス製品の製品例を紹介しながらそこに使われている技術を紹介し、 封止樹脂材料に要求されている特性について説明いたします。車載電子製品では、小型化と信頼性のバランスの取れた設計の重要性を理解いただけるよう解説致します。

1. カーエレクトロニクスの概要
   1. クルマ社会を取り巻く環境
   2. 環境・安全
2. 車載電子製品と実装技術への要求
   1. 信頼性確保と自動車の製品搭載環境
   2. 製品小型化要求と熱の関係
3. 小型実装技術
   1. ECU製品の小型化と熱設計のバランス
   2. 機電一体製品と熱の関係
4. パワーデバイスの高放熱構造設計と信頼性
   1. 熱抵抗の重要性
   2. 接触熱抵抗と材料特性
   3. パワーデバイス実装に使われる材料
   4. 信頼性を確保する構造設計
5. インバータ用パワーデバイスの実装封止技術
   1. 両面放熱パッケージの考え方
   2. 高放熱性確保のためのパッケージ設計と封止技術
6. 機電一体製品の封止製品と材料特性
   1. 封止技術の比較と実例
   2. 封止技術に求められる材料特性
7. 将来動向
• 質疑応答

第3部 特殊構造を有するポーラス体や浸漬沸騰冷却を応用した超低流量・ポンプレス冷却技術

(2019年7月9日 13:50〜15:20)

　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4部 パワーデバイス向け水冷ヒートシンクの設計と性能予測

(2019年7月9日 15:30〜16:40)

　近年、自動車の電動化などによりパワーデバイスの高出力と小型化の両立が求められ、 デバイスの発熱密度は年々増加している。そのため、冷却方式として従来は一般的であった空冷から水冷へと変化してきており、今後も水冷のニーズは高まると考えられている。 　本講座では、最新の水冷ヒートシンクの技術動向から性能予測、測定方法までをわかりやすく紹介する。

1. 水冷ヒートシンクの技術動向
   1. なぜ水冷が必要か?
   2. 水冷フィンの製法と材料
   3. 水冷フィンの性能
2. 3次元解析による水冷フィンの性能予測
   1. 水冷フィンの解析モデル
   2. 偏流を考慮した冷却性能解析
3. 水冷フィンの冷却性能試験
   1. 実験によるhbの測定方法
   2. 実験のポイントと解析結果と試験結果の比較例
• 質疑応答