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集積回路の温度安定性向上のための高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルム開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K14905
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

馬場 将亮  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (10826176)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード相変化材料 / 熱マネジメント / 固―固相転移材料 / 蓄熱材料 / 熱界面材料 / 固ー固相変化材料
研究開始時の研究の概要

近年,回路の集積化により,CPU,パワー半導体などの電子機器の放熱特性向上が課題となっている.従来放熱技術は熱抵抗の低い素子を用いて,円滑に放熱部に熱を輸送するという考えが主流であった.本申請課題で提案するフィルムは熱を放熱部に円滑に輸送すると伴に,それ自体が蓄熱性を有しているため電子回路の発熱を吸収可能である.つまり,電子回路中に熱的な吸収体を組み込むことが可能となる.この特徴により,電子機器の瞬間的な発熱を低減し,温度安定性の向上が可能となる.本申請課題では,高熱伝導フレキシブル蓄熱フィルムの開発という未踏分野を開拓し,熱物性学および熱工学の分野に新たな展開を与える潜在性がある.

研究成果の概要

本研究では二酸化バナジウム(VO2)を用いたパッシブ熱マネジメントに着目した.パッシブ熱マネジメントは相転移材料の大きな潜熱により電子機器の発熱を吸収することで,最大温度と温度変動を軽減可能である.VO2は約68℃で可逆相転移をする固―固相転移材料であり,シリコーンなどの樹脂中に分散させることで,蓄熱シートを作製可能である.本研究では潜熱蓄熱を考慮した伝熱解析,VO2を接合した発熱体の温度測定,蓄熱シートの試作,蓄熱シートを接合した発熱体の温度測定を行い,VO2を熱マネジメント素子として用いた際の温度平準化性能および放熱性能を明らかにした.

研究成果の学術的意義や社会的意義

小型化可能な熱マネジメント素子として,相転移材料(PCM)が挙げられる.PCMは相転移により吸熱/発熱反応をする材料であり,さまざまな蓄熱アプリケーションに用いられている.本研究では,固―固相転移材料(SS PCM)に着目する.SS PCMは液相に相転移しないため,液漏れの恐れがなくデバイス化が容易である.二酸化バナジウム(VO2)はSS PCMであり,室温付近で可逆的な金属―絶縁体相転移をする.しかし,VO2を熱マネジメント素子として使用したときの放熱特性は明らかとなっていない.

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 2019

すべて 学会発表 (4件)

  • [学会発表] 固-固相転移材料VO2を接合した発熱体の放熱特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      佐々木拓斗,根本晃成,大滝大樹,馬場将亮,山田昇,武田雅敏
    • 学会等名
      熱工学コンファレンス2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二酸化バナジウム焼結体の蓄放熱特性~パラフィンとの比較~2020

    • 著者名/発表者名
      根本晃成,大滝大樹,馬場将亮,山田 昇
    • 学会等名
      2020年度日本太陽エネルギー学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 固体蓄熱材料VO2の相転移温度における伝熱特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      岩渕将也,佐々木拓斗,馬場将亮,山田昇,武田雅敏
    • 学会等名
      第40回日本熱物性シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属―絶縁体相転移材料VO2 の温度平準化性能予測2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木拓斗,大滝大樹,岩渕将也,馬場将亮,山田昇,武田雅敏
    • 学会等名
      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 令和元年度総会・連合講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2022-01-27  

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