未来を創ろう！地球を救う科学技術を学ぼう！　国立大学55工学系学部ホームページ

　身のまわりの様々な機器に半導体が利用されています。その一つがスマートフォンです。スマートフォンの中で半導体の素子が高速でデータを処理するため、私たちは動画や音楽などを快適に楽しむことができ、SNSなどで簡単に情報を共有することができます。しかし、スマートフォンをずっと使っていると動作が遅くなり、おかしいなと思ってスマートフォンを触ってみると「熱い」と感じたことはありませんか。これは半導体素子から熱が発生しているためで、温度上昇によって半導体素子の動作が制限されたためです。スマートフォンをはじめ半導体素子は様々な機器に利用されていますが、半導体素子を安定的に使用するためにはその温度を適正な範囲内に保つことが必要です。このことをサーマルマネージメントと呼んでいます。

　熊本大学大学院先端科学研究部 産業基盤部門 熱流体エネルギー分野では、半導体素子のサーマルマネージメントを目的とし、発熱部から放熱部まで外部動力を用いずに素早く熱を逃がす伝熱素子、すなわち、ヒートパイプの開発研究に取り組んでいます。図1にヒートパイプの作動原理を示します。ヒートパイプはエアコンと同じく液体の気化熱を利用して大量の熱を吸収し、高速の蒸気流で受熱部から放熱部まで素早く熱を運び、液化して熱を放出します。エアコンの冷房モードでいえば、ヒートパイプの受熱部は室内機、放熱部は室外機に対応します。しかし、エアコンとは違ってヒートパイプには外部動力は不要で、電力を供給する必要はありません。図1のようにヒートパイプ内には毛細管構造体が設けられており、毛細管力によって液体が放熱部から受熱部に戻ります。このため、ヒートパイプは外部動力を用いることなく継続して作動します。

　半導体素子の発熱量は素子の高性能化とともに増えており、今後さらに増大すると予測されています。半導体の高性能化にサーマルマネージメントは必要不可欠です。ヒートパイプは大量の熱を効率的に運ぶことができます。ヒートパイプは今後の半導体開発における有望なサーマルマネージメント技術として期待されています。

熊本大学
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