| 研究課題/領域番号 |
01850047
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| 研究種目 |
試験研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
土方 邦夫 東京工業大学, 工学部, 教授 (60016582)
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| 研究分担者 |
長崎 孝夫 東京工業大学, 工学部, 助手 (30155923)
中山 恒 東京工業大学, 工学部, 教授 (50221461)
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| 研究期間 (年度) |
1989 – 1990
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| 研究課題ステータス |
完了 (1990年度)
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| 配分額 *注記 |
11,400千円 (直接経費: 11,400千円)
1990年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
1989年度: 8,500千円 (直接経費: 8,500千円)
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| キーワード | 電子機器冷却 / 集積回路 / 強制対流 / 沸騰 / 熱伝導 / 複合伝熱 / 集積回路素子 / 強制対流伝熱 |
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| 研究概要 |
集積回路素子(IC)の高性能冷却を図るため集積回路チップ表面を冷却流体と接触させ、チップ内の集積回路ジャンクションを直接冷却する方法につき研究を行なった。初年度においては実際のICチップ内のダイオ-ド素子を空気の衝突噴流により冷却する実験を行ない、チップ内の各発熱素子近傍に各素子の発熱量に比例した局所的な温度上昇が生じるとともに、チップの全体的な温度がチップ内の総発熱量に比例して上昇することが分かった。これらの結果からチップ内の伝熱は、素子近傍の微視的スケ-ルで生じるチップ内熱伝導と、より大きなスケ-ルで生じる強制対流場への伝熱の複合問題であることが分かった。さらにガラス基板上の微小発熱体の冷却実験から、発熱素子近傍の高温域の大きさが空気流速の増加とともに減少し、複数の素子がこの高温領域の大きさ以下に接近すると相互干渉により素子温度が上昇することが分かった。次年度においてはR113中でのプ-ル沸騰による冷却特性につき研究を行い、ガラス基板上の発熱素子の場合、沸騰域での熱流束は2x10^7W/m^2程度で通常の連続加熱面の場合の限界熱流束に比べて大きく、基板熱伝導の効果により非常に大きな熱流束まで除熱可能なことが分かった。また素子温度が周期的に変動しており気泡離脱直後に素子温度が低下することから、素子近傍の流体側の伝熱場の変動が素子温度に影響することが分かった。さらにICチップ内の発熱素子では基板材質の熱伝導率がガラスに比べ約100倍大きいことに対応し熱流束が約10^9W/m^2と大きく、沸騰冷却においても基板熱伝導効果が重要であることが分かった。以上のように基板上の微小発熱素子の冷却では基板内熱伝導と外部流体の伝熱場の双方が重要となるためこの複合問題について数値解析を行い、ビオ-数等の無次元量を用いて微小発熱素子の伝熱特性を整理した。
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