現在、工業用内視鏡が4K/60fpsにアップグレードされると、チップの消費電力が急増します。たとえば、IMX415 センサーの消費電力は 1.2W に達しますが、ミラーチューブの直径が 6mm 以下であるため、放熱設計のスペースが制限されます。実際の測定によると、15 分間の連続動作後、チップのジャンクション温度は 85°C に達し、画像ノイズが 30% 増加し、LED の寿命が 50% 減少します。
既存のソリューションの比較
ソリューションタイプの代表的な技術では冷却効果が限定的です。パッシブ放熱銅箔熱伝導リングにより、温度が 8 ～ 12°C 低下し、直径が 0.5 mm 増加します。アクティブな放熱マイクロ電圧電動ファンは温度を15〜20℃下げ、5Vの電源を必要とします。原料液に窒化アルミニウムセラミック基板を使用すると温度が10℃下がり、コストが高騰します。
イノベーションの方向性
相変化材料の適用: PCB と筐体の間にパラフィン系複合材料 (融点 45°C) が充填されています。過熱警報時間を45分まで遅らせることができることが測定されています
動的な消費電力管理：AIアルゴリズムによるフレームレートの調整（静止物体検出時は自動的に30fpsに低下）により、ピーク消費電力を20%削減
レーザーマイクロチャネル: 幅100μmの冷却チャネルがフェムト秒レーザーでステンレス鋼シェルにエッチングされます。不活性ガスの循環と合わせて放熱効率が4倍に向上
業界動向: 2024 年に発売予定の TI の TPS62824 パワーチップ (変換効率 98%) は、熱源を 15% 削減でき、次世代モジュールの標準機能となることが期待されています。
