富士通研,世界最高の放熱性能を持つCNTシートを開発

富士通研究所は,高熱伝導性と耐熱性を両立する垂直配向カーボンナノチューブ(CNT)から構成された,世界最高の放熱性能を持つ高熱伝導CNTシートの開発に成功した(ニュースリリース)。

電気自動車の急速な発展に伴い,高電圧下で電力を制御する車載パワーモジュールには低消費電力・高耐圧が求められており,低消費電力・高耐圧の特徴をもつシリコンカーバイド(炭化ケイ素,SiC)がシリコン(Si)に置き換わり利用されつつあるが,200℃以上の高温領域でも安定動作させるため,SiC素子の熱を効率良く排熱する必要がある。

今回,同社は,高い熱伝導性をもつ素材として知られる円筒状構造のCNTの製造プロセスにおいて,熱伝導性が高い円筒の軸と排熱方向を合わせるため,製造条件である温度と圧力の組み合わせを最適に制御することで,CNTを,垂直方向に高密度かつ均一に成長させる,CNT成長制御技術を開発した。

また,SiCを用いたパワーモジュールの排熱に利用するために,配向成長したCNTを2000℃以上の高温で加熱処理することでシート状に成形し,可搬を容易とするCNT化技術の開発に成功した。

この技術により作製した放熱シートは,既存のインジウムを原料とする放熱材料と比べて約3倍の放熱性能があり,CNT放熱シートとして世界最高の放熱性能を確認したという。

同社では,CNT放熱シートの熱伝導性をさらに高め,実用化に向けた開発を進め2020年度以降での車載向け放熱シートの製品化を目指すとともに,次世代HPCや次世代通信機器への適用など,新たな分野への展開も検討するとしている。

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