일본산업뉴스요약

열전도율 2배 이상인 구리·흑연 복합재 개발
아카네, 차세대 파워 반도체용 방열 기판 용도를 상정

아카네는 열전도율이 구리의 2배 이상으로 매우 높은 흑연과 구리로 만든 복합재를 개발했다. 하이브리드자동차(HV) 및 전차 등에 사용되는 차세대 파워 반도체의 방열 기판으로의 용도를 상정해 실용화를 추진한다.

개발된 복합재의 열전도율은 평균 800와트/미터 이상. 구리가 398, 히트 싱크의 재료가 되는 알루미늄이 236인 것과 비교해 매우 높다. 복합재는 시트 모양의 탄소분자가 층 형태로 쌓여있는 ‘인편상(鱗片狀) 흑연’라고 불리는 천연 흑연을 베이스로 하고 있고, 이 흑연의 인편을 구리로 둘러싼 구조를 가지고 있다. 동의 함유율은 체적 대비 12. 5%이다.

아카네가 개발∙판매하는 ‘다축통전소결기(多軸通電燒結機)’를 이용해 개발했다. 통전 가열과 가압이 다른 방향에서 시행되기 때문에 소결할 때 제조 조건을 쉽게 최적화할 수 있다. 흑연 인편의 방향 정비와 불순물을 제거하는 사전 처리도 함께 진행해, 800개의 열전도율이 높은 소결품을 안정적으로 제조할 수 있게 되었다. 또한 냉각과 가열을 수 백 회 반복할 경우 열전도율이 저하되는 열 사이클 문제도 해결했다.

HV의 전력 변환장치(파워 컨트롤 유닛) 등의 핵심 디바이스인 파워반도체는 실리콘제가 주류이다. 하지만 차세대 파워반도체는 보다 효율적인 탄화규소(SiC)가 사용된다. 실리콘보다 고온에서 작동하기 때문에 좀 더 성능이 높은 냉각장치가 필요하다.

아카네는 2014년부터 3년 간, 경제산업성의 전략적 기반기술 고도화 지원사업의 보조금을 지원받아 히로시마산업진흥기구(히로시마 시) 등과 협력해 이번 복합재를 개발해왔다.

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