電子機器の冷却放熱に関するデバイス、素材、新しい熱対策技術、その展望

第1部 電子・電子機器における放熱設計、熱対策技術

(2024年10月17日 10:00〜11:30)

　電気・電子機器における放熱設計は、かつての対流、輻射、熱伝導の組み合わせによる大気放熱主体から、近年の部品や筐体の小型化によって基板への熱伝導が主体となってきた。当然ながら放熱設計における伝熱経路の変化に伴い、使用する放熱デバイスにも求められる仕様が変化してきている。本セミナーでは最新の電子・電気機器内部の放熱設計に関する進化を把握していただくと同時に、伝熱の基礎知識及び使用されている放熱デバイスの使い方について広く理解していただくことを目的とする。

1. 放熱設計の現状と課題
   1. 大気放熱から基板放熱へ
   2. 基板放熱型実装方式の増加
   3. 急速な電力密度の増加
   4. 放熱設計を始めるにあたり直面する課題
2. 伝熱の基礎知識と実務への展開
   1. 熱伝導、固体間の熱移動
   2. 熱伝達、固体と流体の間の熱移動
      • ヒートシンクの使い方
   3. 輻射、電磁波における熱の移動
      • サーモビューワーによる温度測定
   4. 熱電効果による熱の移動
      • 熱電対による温度測定
      • ペルチェ素子の使い方
3. 電子・電気機器における放熱設計の実践ノウハウ
   1. スマートフォンの放熱設計
   2. ノートPCの放熱設計
   3. 車載バッテリーの放熱設計
• 質疑応答

第2部 チラー (冷却水循環装置) の最新動向について

(2024年10月17日 11:40〜12:30)

　チラー (冷却水循環装置) の構造・種類・選定方法などの基礎やチラーが求められる環境保護観点での冷媒情報、最新技術動向について解説する。

1. チラーの基礎
   1. 原理
   2. 構造と種類
   3. 選定方法
   4. 用途事例
2. 冷媒動向
   1. 最新の冷媒規制状況
   2. 冷媒の種類と特性
3. 最新技術動向
   1. 省エネ技術
   2. 省力化への取り組み
• 質疑応答

第3部 空冷、液冷、沸騰浸漬冷却の基礎と応用

〜高発熱密度電子機器を対象として〜

(2024年10月17日 13:10〜14:00)

　本セミナーでは、今後の電子機器の熱制御において、カーボンニュートラルを意識した省エネ促進が重要であることを紹介した後、先ず、空冷・液冷・沸騰浸漬冷却技術における冷却能力の差、そしてそれぞれの冷却技術において必要となるエネルギー差について理解を深めます。その後、熱設計の基礎となる伝熱工学について概説し、伝熱相関式と言われる熱設計式を用いた冷却面温度の予測方法について説明します。受講者は、例題を通して冷却面温度の具体的予測方法について学ぶことができます。最後に応用として、今後の省エネ技術として期待されているSiCやGaNを用いたパワー半導体の実装設計を取り上げ、設計で必要となる接触熱抵抗やヒートスプレッダの考え方について紹介します。

1. はじめに:熱制御による省エネ促進
2. 空冷/液冷/浸漬冷却の性能差
3. 伝熱相関式による簡易熱設計法
   • 伝熱の3形態
   • 空冷/液冷による簡易熱設計方法
   • 沸騰浸漬冷却における簡易熱設計方法
4. 電子機器の実装設計
   • 各種の熱抵抗について
   • ヒートスプレッダについて
5. おわりに
• 質疑応答

第4部 ループヒートパイプの設計・作製・電子機器での応用と今後の課題・可能性

(2024年10月17日 14:10〜15:00)

　カーボンニュートラルの達成に向けて熱の有効利用や冷却技術の無電力化は極めて重要な技術課題であり、新たな技術イノベーションの創出が必須であります。そのような中、ループヒートパイプの有する無電力で高効率に熱輸送できるという特長は、大きなポテンシャルを有しています。 　本講演ではループヒートパイプについての基本的な原理、製作方法、設計方法や材料選定のポイント、評価方法などを詳しく説明します。またループヒートパイプの発展型や国内外の研究開発動向についても独自の視点から説明します。

1. 様々な電子機器の熱マネージメント要求
2. 世界の薄型放熱デバイス研究開発動向
3. ループヒートパイプの概要・動作原理
4. ループヒートパイプに関する基礎知識
5. ループヒートパイプの設計方法
6. ループヒートパイプの材料選定
7. ループヒートパイプの作製方法
8. ループヒートパイプの性能試験方法
9. ループヒートパイプの伝熱性能評価
10. ループヒートパイプの研究動向
11. ループヒートパイプの多機能化
12. ループヒートパイプの実用化開発事例
13. ループヒートパイプの小型化・薄型化
14. ループヒートパイプの長尺化・大型化
15. ループヒートパイプの今後の展開
• 質疑応答

第5部 新型ペルチェユニットによる電子機器の冷却技術について

(2024年10月17日 15:10〜15:40)

1. Peltier素子の基本的特徴
   1. 半導体結晶
   2. 素子形状
2. Peltierモジュールの特徴
   1. スケルトン構造
   2. 耐久性
   3. セパレータの種類と特徴
3. 新型ユニサーモの特徴
   1. 改良型スケルトン構造と耐久性
   2. 飛躍的速度向上
   3. 利点
   4. 応用
4. 新型ペルチェコントローラについて
   1. 設定精度、制御精度
   2. 制御、操作、ログ
   3. VCP
5. PID設定
   1. OPEN LOOP制御
   2. リニア制御
   3. 自動制御ADF
   4. カスタマイズ
• 質疑応答

第6部 ベイパーチャンバーとその使い方について

(2024年10月17日 15:50〜16:40)

　電子機器の小型化と高機能化による発熱密度の増加に対応するため、高熱伝導の部材が求められています。 　本講座では、冷媒の相変化を利用した受動デバイスであるベイパーチャンバーの原理と特性、活用方法について解説します。

1. 熱伝導部材
   1. 熱伝導部材の種類
2. 熱の性質と伝熱
3. ベイパーチャンバーの特徴
   1. ベイパーチャンバーの動作原理
   2. 熱輸送限界
   3. ベイパーチャンバーの熱伝導率
4. ベイパーチャンバーの利用
   1. 熱をどう逃がすか
   2. ベイパーチャンバーの活用
5. 電子機器向けベイパーチャンバーの必要特性
• 質疑応答