お客様のデバイスに複数の独立したコア発熱点があり、それらがそれぞれ異なる消費電力を持つ、または分離冷却が必要な場合、従来の単一流路の液冷プレートでは力不足です。そんな課題を解決する鍵が、多回路型銅管埋込液冷プレートです。

1-なぜ多回路を選ぶのか？ 3つの応用シナリオが課題を解決

a. 熱干渉の分離によるコアユニットの性能保証

IGBTとダイオード、CPUとGPUなど、異なるデバイスが高密度に配置されている場合、単一流路では熱が相互に「干渉（クロストーク）」し、低温で動作すべきデバイスが高温環境下で動作を強いられることになります。多回路設計は、各デバイスに「専用空調」を設置するようなもので、熱干渉を根本から遮断します。これにより、各ユニットが最適な温度範囲で動作することを保証し、システム全体の性能と安定性を向上させます。

b. システム冗長性の実現による高信頼性アーキテクチャの構築

サーバーや通信基地局など、信頼性が極めて要求される分野では、単一冷却回路の故障はシステムダウンを意味します。多回路設計は 「N+1」冗長冷却システムの構築を可能にします。1つの回路が予期せず故障しても、残りの回路が基本的な散热能力を維持し、システム維護のための貴重な時間を確保します。これは高可用性設計を実現する基盤です。

c. 異形レイアウトと差別化された散热需求への対応

不規則に配置された発熱源に対して、単一流路での均一な散热は困難です。多回路設計は 「オーダーメイド」 を可能にし、発熱源の実際の形状と配置に基づいて、各銅管の経路を柔軟にカスタマイズできます。最適化された流路経路で、各発熱点を正確にカバーします。同時に、高消費電力デバイスには大流量の回路を、低消費電力デバイスには小流量の回路を割り当てることで、散热リソースの最適配分を実現します。 

図1：多回路銅管埋込液冷プレート

2-設計と製造の核心：限られた空間で性能と信頼性を如何に両立させるか？

多回路設計において、流路間隔は成否を決定する鍵となる。

a. 熱設計の基線：「熱短路」の防止

隣接する流路の間隔が狭すぎると、流路自体が独立していても、熱は中間のアルミニウム基板を介して高速で伝導され、分離効果は大幅に減衰します。我々はシミュレーションと試験を通じて、≥1.5倍の管径という基礎的な間隔の原則を確立し、熱的な独立性を保証します。

b. 構造強度の限界：「耐压生命線」を守る

流路間のアルミニウム基板は、内圧に耐える構造上の弱点です。間隔が狭すぎるとリブ部分の強度が不足し、圧力衝撃により破断するリスクがあります。我々は機械的応力シミュレーションにより、あらゆる動作条件下で、流路間の応力が材料の降伏強度を常に大幅に下回ることを保証し、「基板破壊」の懸念を根本から排除します。

図2：銅管埋込液冷プレート

c. 製造プロセスの限界：「精密製造」の保証

狭い間隔は、溝フライス加工用工具にとって大きな試練となります。我々は豊富な製造経験に基づき、間隔と工具径を関連付け、効率的な加工を実現するとともに、滑らかで平坦な溝側面を得ることを保証します。これは、後工程における銅管の密着嵌入と低熱抵抗結合のための基盤を形成します。

3- 工程実現の要点

成功する多回路設計には、以下の要点を把握する必要があります。

a. 協調設計

概念設計段階から熱設計と機械設計に参画し、流路レイアウト、構造強度、および製造プロセス能力を総合的に考慮し、後続の設計変更を回避することが推奨されます。

b. プロセス制御

• 高精度CNCによる溝フライス加工を採用し、溝幅の公差と表面品質を確保します。

• マンドレルベンダー技術を採用し、銅管曲げ後の流通性と肉厚均一性を保証します。

• 信頼性の高い嵌入固定プロセスにより、振動条件下での銅管の位置ずれを防止します。

c. 検証試験

包括的な試験体系は以下を含みます：

• 100% 気密試験

• 流量-圧力損失特性試験

• 熱抵抗性能検証

• 破壊圧力試験

まとめ，多回路銅管埋込水冷プレートは、複雑な多発熱源の放熱課題を解決する強力なソリューションです。その成功の鍵は、設計思想を深く理解し、性能と信頼性の間に最適なバランス点を見いだすことにあります。

ご参考になるために、定期に熱設計及び軽量化に関する技術と情報を更新させていただきます。当社にご関心をお持ちいただき、ありがとうございます。