パワーデバイスの放熱・冷却技術と熱マネジメント部材の開発

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プログラム

第1部 パワーモジュール冷却、実装技術の考察と今後の展望

(2026年7月30日 10:30〜12:00)

　車両の電動化が進み、代表的なパワーエレlクトロニクス製品としてのインバータが注目されています。電費向上のために製品の小型軽量薄型化が求められています。その中のキーデバイスであるパワーモジュールについて、放熱とそれを実現する実装構造について考察します。そのためには、インバータ全体で考察する視点が必要です。その視点で解説します。

  1. 車両の付加価値向上とプラットフォーム (PF) 設計
    1. 自動車の付加価値向上のための課題
    2. 車両の電子化のために求められる要件
    3. 車両電子化のための電子プラットフォーム (PF) 設計
  2. PF設計を支える要素技術
    1. 製品小型化の考え方
    2. 小型化と熱設計の関係
    3. 熱設計の考え方
    4. 高密度実装と熱干渉
  3. インバータの熱設計
    1. PCUの熱設計からみた分類
    2. 事例 キャパシタ冷却の有無
    3. 事例 キャパシタの冷却方法
  4. パワーモジュールの実装、放熱設計
    1. パワーデバイスの放熱構造
    2. 間接片面冷却
    3. 間接両面冷却
    4. 直接片面冷却
    5. 直接両面冷却
    6. 冷却器の進化
  5. 将来展望
    1. インバータの搭載形態の動向
    2. PF設計とインバータの要件
    3. プラットフォーム設計とモジュール化
    4. 車両の負荷かk値を優先させたe – Axle

第2部 高熱流束パワーデバイスに向けた沸騰冷却技術

- ハニカム多孔構造による液供給設計と限界熱流束向上 -

(2026年7月30日 13:00〜14:30)

　SiC・GaNなどの次世代パワーデバイスや高集積電子機器では、発熱密度の増大に伴い、従来の空冷・単相水冷では対応困難な高熱流束除熱が課題となっている。特に局所ドライアウトによる冷却破綻 (限界熱流束:CHF) は、高性能化・高信頼化を阻む重要な制約となっている。 　本講演では、高熱流束冷却技術として注目される沸騰冷却について、その基礎と限界を整理するとともに、ハニカム多孔構造を用いたCHF向上技術について解説する。特に、液体供給と蒸気排出を両立する構造設計、毛細管力を活用した液供給機構、ならびに大面積・高熱流束条件における安定冷却メカニズムについて紹介する。 　また、多孔質マイクロチャンネル構造への展開や、局所高熱流束を有するパワーデバイス冷却への適用可能性、ならびに今後の高性能熱マネジメント技術の方向性について議論する。

  1. 高熱流束化するパワーデバイスと冷却課題
    1. SiC・GaNデバイスの高出力密度化
    2. 高熱流束化と冷却限界
    3. 温度上昇と信頼性低下
    4. 空冷・単相水冷の限界
  2. 沸騰冷却の基礎と限界熱流束 (CHF)
    1. 沸騰冷却の特徴
    2. 沸騰曲線と熱伝達特性
    3. 限界熱流束 (CHF) とは何か
    4. 局所ドライアウトによる冷却破綻
  3. ハニカム多孔構造による高性能冷却
    1. ハニカム多孔構造の概要
    2. 毛細管力による液供給
    3. 蒸気排出チャネルの役割
    4. 液供給と蒸気排出の分離設計
    5. 大面積条件における安定冷却
  4. 限界熱流束 (CHF) 向上メカニズム
    1. 多孔構造とCHF向上
    2. 構造寸法・厚さの影響
    3. 熱伝達率 (HTC) との関係
    4. 従来冷却構造との比較
  5. 多孔質マイクロチャンネル冷却への展開
    1. マイクロチャンネル冷却の特徴
    2. 多孔構造との組み合わせ
    3. 液供給・圧力損失・蒸気滞留の課題
    4. パワーデバイス冷却への適用可能性
  6. まとめと今後の展望
    1. 高熱流束冷却技術の方向性
    2. 次世代熱マネジメント技術への展開

第3部 アルミダイカスト製パワー半導体用冷却器の開発と今後の展望

(2026年7月30日 14:40〜15:40)

  1. パワー半導体冷却器の動向
    1. 市場動向
    2. 要求特性
  2. アルミダイカスト製冷却器の開発
    1. 性能
    2. 製造
  3. 今後の展望
  4. まとめ

第4部 熱対策に向けたグラファイト系複合部材/部品の開発

(2026年7月30日 15:50〜16:50)

　AI、データセンターなどの活況に伴い、高性能な半導体素子の利用が進んでいる。それに伴い、出力も大きくなり発熱密度も増大している。素子や電子部品の信頼性を左右するのは熱対策である。また、半導体などを作製する生産装置においても、生産過程における冷熱管理は重要性を増し、製品品質にも影響する。 　今回の講演では、高熱伝導性のグラファイト材を中心に、熱対策部品で検討されている素材を広く紹介し、基本的な材料選定から部品化までの、一連の技術やその評価手法などを説明する予定である。

  1. 熱対策の背景や課題
  2. 開発の目的
  3. ベース材料
    1. 各種高熱伝導材料について
    2. グラファイト系材について
  4. 部材/部品化のポイント
    1. 複合化のアプローチ
    2. 構造設計
  5. 熱対策部品分野への適用について
    1. ヒートスプレッダー用途
    2. 冷却器用途
    3. 設備用途
  6. 各種評価
    1. 材料物性の測定方法
    2. 熱伝導の測定方法
  7. 信頼性評価
    1. 単一部材の評価
    2. 部材/部品の評価
  8. 市場動向について
    1. 規模
    2. 市場トレンド
    3. 課題
  9. まとめ

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