パワーデバイスの冷却技術と熱設計

第1部 ロータス金属による沸騰促進を利用した沸騰冷却技術の開発

(2022年1月17日 11:00〜12:30)

　本講座では、学理に基づく理論からロータスヒートシンクやマイクロチャンネルの熱設計等を紹介いたします。熱交換器選定、設計の基礎となる内容から紹介しますので、これから熱設計を始められる方、すでに熱設計に携わられて熱問題にお困りの方のいずれもご聴講頂けると思います。また、最新の沸騰冷却技術では、その冷却原理、熱設計から想定応用製品に触れます。次世代パワーデバイスのブレークスルー冷却技術として期待される沸騰冷却に関する理解を深めて頂ける機会になると思います。

1. パワーデバイスの小型化・高性能化と冷却器の設計指針
2. ロータス金属とロータス金属を用いた冷却手法の紹介
   1. “ロータス金属”を用いた高効率な冷却技術
   2. ”熱交換 (伝達特性) ”と”熱拡散 (伝導特性) ”の双方でロータス金属を利用した技術
3. SiCパワーモジュールの実装課題とロータス金属を用いた沸騰冷却技術
   1. 次世代パワー半導体の発熱密度
   2. ロータス金属を用いた沸騰促進技術
   3. 高発熱密度化でのパワーデバイスの冷却とそのための熱設計
• 質疑応答

第2部 磁性流体循環熱輸送デバイスを利用した冷却技術

(2022年1月17日 13:30〜14:30)

　消費電力0で、水系の磁性流体を駆動させる基本技術を用い、液冷を実現するデバイスの研究についてご紹介します。

1. 背景
2. 磁性流体:磁性流体とは? 磁性流体の特徴は?
3. 本デバイスの構成:本デバイスの基本的な構成と熱輸送や冷却に応用する構成
4. 駆動原理:磁性流体に熱を加えるだけで電力0にて本デバイスを駆動できる原理
5. 性能アップのポイント:本デバイスの性能アップする為の2つのポイントについて
   1. 磁性流体の工夫
   2. 永久磁石磁気回路の工夫
6. 熱輸送性能:本デバイスの熱輸送量
7. 想定される応用例:本デバイスはどの分野に応用できそうか
8. 従来の熱輸送・冷却技術と本技術との比較
9. 今後の応用開発:さらなる高性能化や小型化の目論見など
10. まとめ
• 質疑応答

第3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

(2022年1月17日 14:45〜16:15)

　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
   4. 次元解析による水冷フィンの性能予測
   5. 水冷フィンの解析モデル
   6. 偏流を考慮した冷却性能解析
2. 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