空冷から水冷へ

高性能化やAIの進化に伴い、CPUやGPUなど電子機器の発熱密度は年々高まっています。そのため、従来の空冷では十分な冷却性能を確保できないケースも増え、より冷却効率の高い「水冷式」への注目が高まっています。

一方、銅をはじめとする金属が高騰している中、コスト最適化と液漏れ防止という信頼性が求められています。
オール金属の水冷部品はコスト高に、樹脂との複合化においては、パッキンの劣化など耐久性に課題があります。
当社では、この両方の要求仕様を満たすため、金属・樹脂の直接接合によるハイブリッド構造を提案しています。

例えば、「水冷ブロック」におけるハイブリッド構造です。
コールドプレートやウォーターブロックとも呼ばれ、水冷システムの中心的な部品といえるでしょう。

金属・樹脂を直接接合した水冷ブロックサンプル

水冷ブロックとは？

水冷ブロックは、発熱するCPUやGPU、パワー半導体などに密着させ、その熱を内部に流れる冷却水へ効率よく伝えるための熱交換部品です。
一般的には、熱伝導率の高い銅やアルミニウムが使用され、内部には冷却水が流れるための流路が加工されています。流路内にフィンが成形されている水冷ブロックもあります。

発熱体から熱を受け取った水冷ブロックが冷却水へ熱を移動させることで、空冷では難しい高い冷却性能を実現します。
近年では、AIサーバー向けGPU、EV用インバータなど、高発熱機器の増加により、水冷ブロックにはさらに高い冷却性能と小型・軽量化が求められています。

金属だけでは難しい場合も

金属のみで構成された水冷ブロックは、高い気密性・水密性を確保しやすく、信頼性が高い一方、複雑な流路やカバー部品まで金属で製作すると、製造コストが高くなる、重量が増加するといった課題があります。

樹脂との複合化においてもこんな課題が

ハウジングやカバーなどを樹脂にし、金属のベースプレートと一体化する場合に課題となるのが「液漏れ」です。
パッキンは熱や冷却液の影響を受けて経年劣化する場合があり、長期間使用する設備では定期的なメンテナンスや交換が必要になることがあります。
一部を樹脂にすることで、コスト最適化や軽量化を実現できる一方、水冷ブロックの長期信頼性を確保することが重要な技術テーマとなるでしょう。

金属・樹脂の直接接合によるハイブリッド構造

当社独自の金属・樹脂直接接合技術「ALTIM®」は、パッキンを使用せず、金属と樹脂を高気密に接合できます。
熱を伝えるベース部分には熱伝導性に優れた銅やアルミニウムを使用し、流路カバーや配管接続部などには樹脂を採用することで、それぞれの材料の長所を活かすことができるハイブリッド構造ですが、「ALTIM®」なら部品どうしを直接接合することが可能です。

「ALTIM®」によるハイブリッド構造なら…

・高い気密性による信頼性向上
・パッキンレス・ネジレスによる部品点数削減
・軽量化
・コスト最適化

といった多くのメリットがあります。

さらに、当社は金型製作から射出成形の技術を有しているため、樹脂部品の製作から接合まで一貫対応が可能です。量産時にも高い生産性を実現できます。

金属と樹脂を直接接合した水冷ブロックの試作

当社では、金属と樹脂の直接接合技術「ALTIM®」を活用し、水冷ブロックの試作にも対応しています。
また、試作段階から流路設計や材料選定など検討できるため、お客様の用途や要求仕様に合わせた最適な水冷ブロックの開発をご提案いたします。

AIやパワーエレクトロニクスなどの高性能化が進む中、熱対策は製品性能や信頼性を左右する重要な要素となっています。
水冷ブロックは、その熱マネジメントを支える重要な部品であり、今後ますます需要の拡大が期待されています。
そのような水冷ブロックに対して、金属と樹脂を直接接合するハイブリッド構造は、新たな製品開発の可能性を広げます。

「新しい水冷ブロックを試作したい」
「軽量化やコストダウンを検討したい」
「金属と樹脂を組み合わせた構造を実現したい」

など、水冷ブロックの試作・開発をご検討の際は、お気軽にご相談ください。

金属・樹脂を直接接合した水冷ブロックサンプル

ALTIMの詳細はこちら

お問い合わせはこちら