Dans les processeurs hautes performances utilisés dans les grands serveurs et les semi-conducteurs de puissance utilisés dans les onduleurs pour véhicules électriques hybrides (HEV), à mesure que la densité d’intégration augmente et que la consommation d’énergie augmente, le boîtier semi-conducteur devient également in addition petit. Par conséquent, la consommation d’énergie par zone du semi-conducteur augmente. En conséquence, la densité de génération de chaleur augmente et la predicament actuelle est que la limite d’évacuation de la chaleur du dispositif approche.



JST a commandé à Lotus Thermal Remedies Co le projet de développement de type NexTEP-B de section dirigée par l’entreprise du programme de transfert de technologie adaptable et transparent through la R&D ciblée (A-Stage*) « refroidisseur embarqué haute performance avec mécanisme de marketing du refroidissement spontané ». Ltd. pour procéder au développement pratique sur la base des résultats de recherche du professeur Kazuhisa Yuki et al. de l’Université de la ville de Sanyo-Onoda.

Dans les recherches du professeur Yuki et al. ils ont réalisé la composition dure pour produire l’ébullition pelliculaire en gravant des rainures d’environ 1 mm de large à intervalle régulier sur un conducteur thermique, tel un cuivre, qui entre en call avec un élément chauffant, et en le combinant avec un lotus en métal. Lotus Thermal Solution a établi une méthode qui détermine les zones de segment transversale des rainures et les diamètres de pores appropriés en fonction du réfrigérant, et a développé un refroidisseur à immersion à ébullition hautement efficace (1) utilisant des métaux de lotus (2). Le carbure de silicium (SiC), qui devrait être un semi-conducteur de puissance de nouvelle génération, a une densité de génération de chaleur de 300 à 500 watts par centimètre carré (W/cm2). Ainsi, pour utiliser le SiC dans des appareils, un refroidisseur avec un flux de chaleur critique (CHF) (3) supérieur à cette densité de génération de chaleur est nécessaire. Dans ce développement, nous avons réussi à augmenter le CHF d’environ 200 W/cm2 du refroidisseur conventionnel à 530 W/cm2 ou in addition en utilisant la technologie de promotion de l’ébullition utilisant des métaux de lotus.



Le refroidisseur à immersion bouillant prototypé dans ce développement a la capacité de refroidir l’onduleur avec des semi-conducteurs Si et des semi-conducteurs SiC et devrait être une technologie pour résoudre le problème de concentration de chaleur des semi-conducteurs de puissance embarqués avec une densité de génération de chaleur de additionally en as well as élevée. De in addition, cette technologie est considérée comme une technologie de refroidissement très efficace pour les processeurs des stations de travail conventionnelles et des serveurs à grande échelle.

(1) Refroidissement par immersion d’ébullition

Il s’agit d’une méthode selon laquelle un réfrigérant liquide est bouilli avec la chaleur d’une source de chaleur, puis refroidi. La méthode de refroidissement conventionnelle utilise la différence de température pour le transfert de chaleur de la supply de chaleur au réfrigérant tel que l’eau ou l’air, et elle refroidit par convection naturelle ou convection forcée. Cependant, le refroidissement par ébullition peut utiliser la chaleur latente d’évaporation (chaleur de vaporisation) lors de la vaporisation  par conséquent, on dit qu’il a une capacité de refroidissement plusieurs fois supérieure à celle de la méthode conventionnelle.

(2) Lotus métal

Il s’agit d’un métal poreux en forme de racine de lotus dans lequel de nombreux pores allongés sont disposés dans la même way. Il a des caractéristiques de refroidissement grâce à un réfrigérant circulant à travers les pores. Lorsqu’un métal fondu contenant de l’hydrogène est solidifié, des pores sont formés par de l’hydrogène qui ne peut pas être complètement dissous dans le métal fondu. En utilisant ce phénomène, les métaux de lotus peuvent être produits à faible coût.

(3) Flux de chaleur critique CHF

Lorsque la demand thermique augmente lors du refroidissement par immersion par ébullition, l’ébullition nucléée avec une bonne efficacité de transfert de chaleur ne peut pas être maintenue à un particular issue et passe soudainement à l’ébullition pelliculaire où la floor chauffante est recouverte d’un film de vapeur. Le flux thermique (flux thermique par unité de surface, unité [W/cm2]) au stage de transition est appelé le flux de chaleur critique.

*A-Action est un programme de soutien au transfert de technologie dont l’objectif est de mettre les résultats de la recherche des instituts de recherche publics en applications pratiques en tant que technologie importante dans l’économie nationale, et ainsi de redonner une partie de leurs bénéfices à la société.