立体造形
半導体の発熱密度を下げる大型放電プラズマ焼結装置による高熱伝導性材料
新潟県
株式会社シンターランド
2020年3月18日更新
プロジェクトの基本情報
プロジェクト名 | 大型放電プラズマ焼結装置による高熱伝導性材料の製造技術 |
---|---|
基盤技術分野 | 立体造形 |
対象となる産業分野 | 航空・宇宙、半導体 |
事業化状況 | 研究実施中 |
事業実施年度 | 平成21年度~平成21年度 |
プロジェクトの詳細
事業概要
ハイブリッド/電気自動車の制御等、パワー半導体の需要が増加しているが、発熱密度が高い。その効率的な冷却のため、アルミニウムと熱伝導率が高いカーボンナノチューブ/VGCFを複合化し、高熱伝導性材料を開発した。粉末冶金法の一種である放電プラズマ焼結を用いたが、本開発では、大型放電プラズマ焼結装置を最適制御し、材料内に任意の高熱伝導経路を形成する手法と大型品の多段同時焼結技術を確立する
開発した技術のポイント
放電プラズマ焼結による高熱伝導性材料の量産技術の確立
・高熱伝導性材料の焼結素材サイズ→直径350mm、厚さ10mm、5枚同時焼結
・加工後の熱伝導率/引張強度→歩留まり率95%以上
・歩留まり向上→熱伝導率800±50W/mk、引張強度55~80MPa
(新技術)
<熱伝導性に着眼>
・熱伝導性の高いカーボンナノチューブ/VGCFとアルミニウムを放電プラズマ焼結により複合化→高熱伝導性材料を開発
(特徴)
・熱輸送量の増加:熱伝導率800W/mK
・発熱密度の低減:発熱体の熱を拡散
・材料内に熱伝導経路を設定:放熱設計の最適化
具体的な成果
・放電プラズマ焼結装置の多段焼結の基本条件を検討
-放電プラズマ焼結装置の大型品(350φ×10t)の多段焼結に対する基本特性を調査
-離型材や各段の離型方法の工夫により、焼結型からの離型性および各段の離型性を良好にすることが可能に
・多段焼結のばらつきに関する検討を実施
-多段焼結では、各段で板厚のばらつきが大きくなり、強度や熱伝導率も同一面内で若干のばらつきが生じることが判明
-これは、原料セッティング時の厚さ制御の高精度化で解決が可能
・アルミニウム材より優れた電熱性能を確認
-後加工では、真空チャックを用いて加工試験を実施。設定した加工条件で問題ないことを確認
-焼結品から伝熱板を切り出して伝熱試験を実施
-結果、アルミニウム材に比べ、優れた伝熱性能を発揮すること、焼結および後加工が問題なくできていることを確認
研究開発成果の利用シーン
パワー半導体の放熱フィンや基板の材料を高熱伝導化し、発熱体からの熱の広範囲への拡散を促進し発熱密度を下げる
実用化・事業化の状況
事業化状況の詳細
・実用化は停滞中
・サンプルなし
製品・サービスのPRポイント
低コスト化:製造プロセスの複合化工程に関して、従来の1/3から1/5にコストダウンが可能
今後の実用化・事業化の見通し
コストダウンに向けた技術開発を実施
・安定生産と品質向上のため、補完研究を実施中
・また、製品の市場投入には革新的なコストダウンが必要であることが新たに判明したため、技術開発を行う
・熱対策市場の要望は高いが、コストを兼ね備えた製品であることが必須であり、市場投入にはしばらく時間がかかる見通し
プロジェクトの実施体制
主たる研究等実施機関 | 株式会社シンターランド |
---|---|
事業管理機関 | 住友精密工業株式会社 |
研究等実施機関 | 住友精密工業株式会社 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 国立大学法人北海道大学 |
参考情報
主たる研究等実施機関 企業情報
企業名 | 株式会社シンターランド |
---|---|
本社所在地 | 〒940-2055 新潟県長岡市雨池町123番地 |
研究開発された技術を探す