2017年4月
            1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30            

リンク集 お友達など

最近のトラックバック

« 真水で海水魚を育てる 魔法の粉  WBSで再度紹介されました | トップページ | 窒素氷 アビー (CAS) 氷温 氷感 過冷却 何が違うのか »

2010年10月 1日 (金)

液体冷却 半導体

Trizmegane

パナソニックは高出力半導体の冷却に液体を使用し始めた。

半導体内のシリコン等のチップ部を銅の金属容器で密閉する。
容器内にアルコールを少量内包させる。
これによりチップからの発熱を直にアルコールに伝達する、あるいはアルコールの蒸発潜熱を利用してチップの局所発熱を分散するのだ。

特にアルコールの気化熱作用は「ヒートパイプ」の構造と同じだ。

半導体の熱破壊の多くはチップの局所過熱(ローカルヒーティング)による原因と聞く。
チップの発熱が銅基体へ伝導しきれず破損する、しかしチップが直に液体が接触していれば最も効果的に熱の移動が行われる。
ましてやアルコールが沸騰すれば気化熱量は大きい。
通常の銅基体ケースへの熱貫流は二次的な熱伝導であるがヒートパイプ作用ならケース容器の表面へ三次元的に拡散する。
当然アルコールの沸騰が低温でも起こるように容器の内圧は下げてある、ヒートパイプの構造と同様だ。

ヒートパイプの内部に半導体ップ部を設置してある様なものだ。
但しチップ部に全くアルコール溶液が届かない様な取り付け向きではまずい、取り付けの方向性の若干の制約は有るだろう。

しかし、とてもすばらしい発想だ。

最近普及しつつあるLED電球も一部製品ではLED部を液体の中に浸けて放熱フィンを省略しているコンパクトな製品を見かける。
照度・サイズ・寿命・コストでの総合機能をユーザーはいかに評価するだろうか。

Led_100929
http://www.beatsonic.co.jp/aqua-led/
カタログより転載

話を半導体の冷却方法に戻すと、冷却対策の本質的な原因は「半導体チップ部の発熱」だ。
「チップの発熱」による自己破壊を防止するには
① 発熱エネルギーをいかに効率的に逃がすか
② チップその物からの発熱を低減させる 
 であろう。

① の熱を効果的に逃がす為にはチップ部に接触する部材の熱伝導率の高さが求められる。

熱伝導率の高い材料を確認してみると

銅  熱伝導率        400      W/(m*K)
銀                420
ダイヤモンド                1000~2000
カーボンナノチューブ    3000~5500
今後は多分カーボンナノチューブの複合材が接触吸熱形冷却材に使われるであろう。

② の発熱その物を低減させるには半導体を駆動する制御ソフトの改善が重要だが、
素子材料を耐電圧に高く電気抵抗が低く発熱しにくい「 SiC 炭化ケイ素」に変える事が有望だろう。
但しSiC は大変に硬い素材なので切断等の加工方法も変える必要がありそうだ。

今後ハイブリット自動車や電動車・電動バイクなど大電流を細かく制御する半導体の需要は大きくふくれあがるだろう。
この分野は日本の得意とする所だから各社頑張って欲しい。

省エネの為の切り口は色々考えられる。
問題の本質を見失わない事が大切だ。

各技術者の担当部署でのみの対応ではなく、一段・二段高見に上がっての問題解決で大きく改善出来る事が多い。

同じ問題現象の解決で「 異なった分野で既に解決している 」事は多い。

アイデア出しはいろいろな方法が有るが技術者は頭を悩ませる。
先輩技術者の問題解決手法・アイデア出しをまとめた技術・テクニックが 「 TRIZ 」だ。

Triz
アイデア出し・問題解決の方法を簡易的に筆者の体験からまとめたメソッドを近々公開する予定です。

Photo  
全体の概要は以下を予定しています。

100428

予定日が決まれば当ブログで明示します。

       !!     いよいよ スタート  !!

TRIZ の技術をふんだんに含んだ 問題解決手法・アイデア出し・新商品開発に効果的な手法 「アミダ メソッド」 一部公開しています。

覗いてみてください。 http://gah03167.g.dgdg.jp/p003tejun.html  制作 /夢少年    

Terotupu_2

« 真水で海水魚を育てる 魔法の粉  WBSで再度紹介されました | トップページ | 窒素氷 アビー (CAS) 氷温 氷感 過冷却 何が違うのか »

コメント

コメントを書く

(ウェブ上には掲載しません)

トラックバック

この記事のトラックバックURL:
http://app.cocolog-nifty.com/t/trackback/528803/49613643

この記事へのトラックバック一覧です: 液体冷却 半導体:

« 真水で海水魚を育てる 魔法の粉  WBSで再度紹介されました | トップページ | 窒素氷 アビー (CAS) 氷温 氷感 過冷却 何が違うのか »