與傳統(tǒng)的卡固定夾（通常稱為楔形鎖）相比，ICE-Lok 的開發(fā)是為了降低熱阻。楔形鎖已經(jīng)存在了幾十年，提供了有用的機(jī)械連接，可以輕松連接、維修或更換電子卡;然而，隨著功率密度的不斷提高，它們已成為傳導(dǎo)冷卻機(jī)箱的熱瓶頸。ICE-Lok通過這個阻塞點(diǎn)降低溫度梯度。在此示例中，熱管用于有效地將熱量輸送到側(cè)壁。因此，最大的問題是通過固定夾的傳熱。ICE-Lok 提供從該卡框架到機(jī)箱的機(jī)械和熱連接。

ICE-Lok背后的概念很簡單;它旨在增加散熱器和機(jī)箱之間的接觸點(diǎn)數(shù)量。這些額外的表面提供了兩個好處：（1）它增加了表面積以直接改善傳熱，（2）它允許熱量繞過鎖定機(jī)構(gòu)內(nèi)的金屬到金屬界面。在標(biāo)準(zhǔn)楔形鎖中，夾具使用安裝螺釘機(jī)械地連接到卡架或散熱器上。導(dǎo)熱器滑入機(jī)箱卡導(dǎo)軌，固定夾被激活，在導(dǎo)熱器和機(jī)箱之間形成機(jī)械和熱連接。激活方法是軸向螺釘，當(dāng)擰緊時，將“楔塊”壓在一起。該力在軸向上縮短楔形鎖，但在垂直方向上擴(kuò)展楔形鎖;在卡導(dǎo)軌上產(chǎn)生力。

熱量通過吊具和底盤之間的直接接觸力以及楔形鎖傳遞到底盤（見圖3a）。通過楔形鎖的方向是曲折的熱路徑，因?yàn)樗枰ㄟ^幾個干燥（金屬到金屬）界面進(jìn)行傳熱。由于熱量希望進(jìn)入阻力最小的路徑，因此超過 70% 的熱量直接從卡框流向機(jī)箱，不到 30% 的熱量通過楔形鎖。

使用類似的操作（將“楔子”壓在一起的緊固件），ICE-Lok? 接觸散熱器上的兩 （2） 個表面和機(jī)箱上的兩 （2） 個表面（見圖 3b）。這會產(chǎn)生三個不同的熱路徑，每個路徑都不需要段之間的熱傳輸。測試結(jié)果顯示，與 COTS 楔形鎖相比，整體熱阻降低了 30% 以上。

圖3.（左）傳統(tǒng)楔形鎖熱路和（右）ICE-Lok 的熱流

經(jīng)過測試，很明顯該產(chǎn)品設(shè)計得很好，但沒有數(shù)據(jù)可以幫助設(shè)計人員使用計算模型模擬性能。挑戰(zhàn)在于影響熱性能的變量數(shù)量眾多;以施加在每個干界面上的力、摩擦效應(yīng)和表面光潔度為例。為了簡化ICE-Lok的表征工作，使用了順序建模方法。首先，使用由每個“楔塊”和界面組成的詳細(xì)模型來表征通過三（3）條路徑中每條路徑的熱量。該模型的結(jié)果表明，圖4中30.2%的熱量通過方向A逸出，22.1%通過方向B逸出，47.7%通過方向C逸出。獲得熱量分布后，開發(fā)了整個夾具的簡化模型。這基本上利用了一個橫跨散熱器和底盤之間間隙的實(shí)心矩形。調(diào)整體積熱導(dǎo)率（k有效）和界面電阻匹配詳細(xì)的分布模型和記錄的測試數(shù)據(jù)，使我們能夠大大簡化模型。表 1 顯示了對 ICE-Loks? 進(jìn)行建模的輸入條件，這些條件改變了施加的扭矩。

表1 ICE-Loks變化施加扭矩的建模輸入條件

有了這些結(jié)果，工程師現(xiàn)在可以使用一個非常簡單的模型來預(yù)測該接口的性能。通過簡化計算模型，它允許設(shè)計人員增加電路板的必要復(fù)雜性，并在沒有大量運(yùn)行時間的情況下運(yùn)行完整的模型。

審核編輯：郭婷