放熱デバイス特性と熱設計の実践技術

今後熱設計に取り組まれる技術者、もしくは放熱デバイスを開発予定の材料技術者を対象として、1) 熱設計の現状、2) 熱移動に関する基礎知識の確認、3) 各種放熱デバイスの特性と使い方、4) 温度測定、そして最後に実際の製品における放熱デバイスの使用方法を具体例を挙げて解説する予定である。本セミナー受講後は、初学者でもシミュレーションを別とすれば、すぐに放熱設計を開始するための最低限の基礎知識を習得できることを目指す。 　特に放熱デバイスについてはその特性を深く理解してもらうため、ヒートシンク、TIM (Thermal Interface Material) 、ヒートパイプ・ベーパーチャンバについては、しっかりと時間を割いて詳しく述べたい。実際の製品における放熱デバイスの使用例では、スマートフォン、ノートPC、グラフィックボード、データセンター、車載用バッテリー等を取り上げ、分解写真や特許などの資料を用いて、放熱デバイスの使用方法における勘所や背景を分かりやすく解説する予定である。

1. 放熱設計の現状と課題
   1. 大気放熱から基板放熱へ
   2. 対流主体から熱伝導主体へ
   3. 新たな冷却方式の登場
      • 空冷
      • 液冷
      • 液侵
   4. 冷却対象の変化
      • EVバッテリー
      • データセンター等
2. 放熱設計の基礎
   1. 熱移動の3要素
   2. 熱伝導 (個体間の熱移動)
   3. 熱伝達 (個体と流体の間の熱移動)
   4. 輻射 (電磁波による大気への熱移動)
   5. 熱抵抗
3. 空冷方式の主役、 ヒートシンクと軸流ファン
   1. ヒートシンクの熱抵抗
   2. 各種フィンパラメーター
   3. 最適なフィン厚みとフィン枚数
   4. 強制対流
   5. ファンの種類
   6. ファンの風量と風圧
4. 熱拡散・熱移動の主役、 グラファイトシートとTIM
   1. グラファイトシートの製造方法
   2. グラファイトシートの特性
   3. 製品におけるグラファイトシートの使われ方
   4. 入手可能なTIMとその特徴
   5. TIMの役割
   6. TIMにおけるフィラーの役割
   7. フィラーに適した材料
   8. バインダー樹脂
   9. TIMの熱的特性
   10. TIMの機械的特性
   11. IMの高性能化
5. 気液二相流体によるヒートパイプとベーパーチャンバ
   1. サーモサイフォンとは
   2. ヒートパイプの動作原理
   3. ウィックの構造
   4. ヒートパイプの諸特性
   5. ベーパーチャンバーの動作原理
   6. 極薄ベーパーチャンバー
   7. ヒートパイプとベーパーチャンバーの特徴を比較
   8. ループヒートパイプ
   9. 実際の製品における使用例
6. 熱電効果による冷却素子
   1. 熱電効果とは
   2. ペルチェモジュールの構成
   3. ペルチェ素子の熱収支
   4. ペルチェ素子の特性
7. 熱設計に必要となる温度測定方法
   1. ゼーベック効果
   2. 熱電対の種類と使い分け
   3. 熱電対の温度測定
   4. サーモグラフィによる温度測定
   5. センサーのピクセルサイズ
8. 質疑応答