ベーパーチャンバーの高熱伝導化、設計と実装技術

第1部 ベーパーチャンバーの技術動向と開発動向

(2025年9月26日 09:50〜11:00)

　相変化デバイスとしてヒートパイプはその伝熱性能と高い信頼性から、幅広い製品で使われてきた。しかし携帯端末向けとしては薄型化に限界があり、それに変わって2020年ごろから中華系メーカーを中心として薄型ベーパーチャンバーが広く採用されるようになってきた。携帯端末向けのベーパーチャンバーは、各社が薄型化を追求した結果、現在0.3ミリ厚近辺が主流になったが、一方で更なる薄型化を追求した製品や、一層の高性能化を目指した製品も見られるようになり、依然として開発状況は活況を呈している。ベーパーチャンバーの動作原理はヒートパイプとほぼ同様であるが、多くの相違点もあり、違いをよく理解した上で使用したい。 　本セミナーはそれぞれの内部構造と動作原理を説明したのち、実際の製品における使用例を詳しく解説する予定である。

1. ベーパーチャンバーおよびヒートパイプの基本構造と動作原理
   1. サーモサイフォンの動作原理
   2. ヒートパイプの動作原理
   3. ウィック構造
   4. ヒートパイプの諸特性
   5. ヒートパイプの搭載例
   6. ヒートパイプとベーパーチャンバーの特性を比較
2. ベーパーチャンバーの製品における搭載例
   1. 携帯端末における搭載例
   2. グラフィックボードにおける搭載例
   3. ゲーム機器における搭載例
3. ベーパーチャンバーの進化
   1. 更なる薄型化
   2. ループヒートパイプ
• 質疑応答

第2部 べーパーチャンバーの基礎技術と活用方法

(2025年9月26日 11:10〜12:20)

　べーパーチャンバーは様々な用途での、採用検討が進められている、最も“旬”な、冷却部品と申しても、過言ではありません。しかしながら、その技術的な認知度は低く、中には銅板と同様の取り扱いをされる事例も散見されます。採用検討を実際に担当される技術者、選定 (評価) 中の技術者、熱でお困りの技術者のみなさまのお役に立てるお話をわかりやすくお伝えすることを目的にご説明します。

1. べーパーチャンバーとは
2. 構造
3. 動作原理
4. 実用事例
5. 評価時の注意点
6. アプリケーション
7. まとめ
• 質疑応答

第3部 べーパーチャンバーを用いたサーバ用チップ冷却ユニットの開発

(2025年9月26日 13:00〜14:10)

　ベーパチャンバーは内部作動液の潜熱を利用した熱輸送機器であり、電子機器冷却用途として注目されております。特に高発熱密度のサーバー用チップ冷却ユニットとして利用が見込まれております。 　本講座ではベーパチャンバーの構造・原理について解説いたします。また、サーバー用ベーパチャンバー空冷、水冷ユニットの冷却性能と設計方法について説明し、冷却ユニットとして期待される要求性能について解説いたします。

1. べーパーチャンバーについて
   1. 電子機器の冷却技術
   2. べーパーチャンバーの基本原理
   3. べーパーチャンバーの内部構造
   4. べーパーチャンバーの性能計算
   5. べーパーチャンバー冷却ユニットの構成と比較
2. 空冷べーパーチャンバー冷却ユニット
   1. サーバー向け空冷ユニットに求められる要求性能
   2. サーバー向け空冷ユニットの構造
   3. サーバー向け空冷ユニットの性能評価
3. 水冷べーパーチャンバー冷却ユニット
   1. サーバー向け水冷ユニットに求められる要求性能
   2. サーバー向け水冷ユニットの構造
   3. サーバー向け水冷ユニットの性能評価
4. べーパーチャンバーの信頼性と今後の展望
   1. べーパーチャンバーの信頼性要求と評価結果
   2. サーバー向け冷却ユニットの今後の展望
5. まとめ
• 質疑応答

第4部 MEMS技術を用いた超小型なベーパーチャンバーの開発

(2025年9月26日 14:20〜15:30)

　発熱源になっているICのトレンドを勘案すると、ベーパーチャンバーは放熱の効率、小型薄層化の容易性、また循環ポンプが不要なことから、今後一層、適用が広がると考えられる。本講座では、とくにベーパーチャンバーのMEMS適用について、発熱源の微細・局所化に対応する観点から、ベアダイを直接冷却することも想定して解説をする。

1. ベーパーチャンバーの背景
   1. ベーパーチャンバーの市場とプレーヤー
   2. ベーパーチャンバーの用途
   3. モバイル機器とベーパーチャンバー
2. 放熱の原理
   1. ヒートパイプの熱力学
   2. ベーパーチャンバーの放熱
3. ICの放熱
   1. システムLSIのロードマップ
   2. ICパッケージのロードマップ
   3. ICの放熱システム
4. MEMSベーパーチャンバー
   1. なぜMEMS
   2. MEMSベーパーチャンバーの構成
   3. MEMSベーパーチャンバーによる放熱
5. MEMSベーパーチャンバーのその先
   1. オーガニックランキンサイクル
   2. MEMS発電システム
   3. MEMS冷凍システム
• 質疑応答

第5部 ベーパーチャンバーを用いた高密度実装技術

(2025年9月26日 15:40〜16:50)

　最新AIチップ、ゲーミングPC、次世代パワーデバイスなど、電子デバイスの高性能化に伴い高発熱密度の処理が重要な課題となっています。特に小型・軽量で薄型化が要求される分野では、「ベーパーチャンバー」が有望な冷却技術として注目されています。宇宙機器の開発においてもデバイス冷却は課題とされますが、ベーパーチャンバーを適用するためには微小重力環境でも地上同様に安定動作することが求められます。 　本講演では、超撥水面においてマイクロ液滴が自発的に飛び跳ねる凝縮現象「Jumping droplet」を応用し、宇宙機向けに開発したベーパーチャンバー技術について解説します。また、この技術を用いた高集積デバイス実装に向けた最新研究についても紹介します。

1. はじめに
   1. 電子デバイスの高性能化に伴う熱管理の課題
   2. 宇宙機器における放熱・熱制御の重要性
2. ベーパーチャンバーの研究動向
   1. ベーパーチャンバーの動作原理と構造
   2. ベーパーチャンバーの応用事例
3. Jumping droplet現象を利用した高度な熱制御技術
   1. Jumping dropletの発現メカニズム
   2. Jumping dropletを誘発する機能性表面の製造技術
   3. 凝縮液滴の高度制御と冷媒循環技術への応用
4. Jumping Dropletを活用したベーパーチャンバーの開発
   1. ベーパーチャンバーの製造方法
   2. 冷却性能の評価試験および結果
5. ベーパーチャンバーの技術展望と応用拡大に向けた取り組み
• 質疑応答