通过卡保持器表征热性能

与传统的卡固定夹（通常称为楔形锁）相比，ICE-Lok 的开发旨在降低热阻。楔形锁已经存在了几十年，它提供了一种有用的机械连接，可以轻松连接、维修或更换电子卡；然而，随着功率密度的不断提高，它们已成为传导冷却机箱的散热瓶颈。ICE-Lok 通过这个阻塞点降低了温度梯度。ICE-Lok 的卡框架示例中，热管用于有效地将热量转移到侧壁。因此，最大的担忧是通过固定夹的热传递。ICE-Lok 提供从该卡框架到机箱的机械和热连接。

ICE-Lok 背后的概念很简单。它旨在增加散热器和机箱之间的接触点数量。这些额外的表面提供了两个好处：（1） 它增加了表面积以直接改善热传递；（2） 它允许热量绕过锁定机构内的金属与金属界面。在标准楔形锁中，夹具使用安装螺钉机械连接到卡框架或散热器。散热器滑入机箱卡导轨，固定夹被激活以在散热器和机箱之间建立机械和热连接。激活方法是轴向螺钉，当拧紧时，将“楔子”压在一起。该力使楔形锁在轴向上缩短，但在垂直方向上使楔形锁扩大；

热量通过吊具和底盘之间的直接接触力以及楔形锁（见图 3a）传递到底盘。通过楔形锁的方向是一条曲折的热路径，因为它需要通过几个干燥的（金属对金属）界面进行热传递。由于热量想要通过阻力最小的路径，因此超过 70% 的热量直接从卡框传到机箱，而不到 30% 的热量通过楔形锁。

使用类似的操作（将“楔形”压在一起的紧固件），ICE-Lok™ 接触散热器上的两 （2） 个表面和机箱上的两 （2） 个表面（参见图 3b）。这创建了三个不同的热路径，每一个都不需要段之间的热传输。测试结果表明，与 COTS 楔形锁相比，整体热阻降低了 30% 以上。

图 3.（左）传统 Wedgelock 热路径和（右）ICE-Lok 的热流

经过测试，很明显该产品设计得很好，但没有可用于帮助设计人员使用计算模型模拟性能的数据。挑战在于影响热性能的变量数量众多。施加在每个干燥界面上的力、摩擦效应和表面光洁度作为示例。为了简化 ICE-Lok 的表征工作，使用了顺序建模方法。首先，使用由每个“楔形”和界面组成的详细模型来表征通过三 （3） 条路径中的每条路径的热量。该模型的结果表明，30.2% 的热量通过图 4 中的 A 方向逸出，22.1% 通过 B 方向逸出，47.7% 通过 C 方向逸出。获得热量分布后，开发了整个夹具的简化模型。这基本上利用了一个跨越散热器和机箱之间间隙的实心矩形。调整体热导率（k有效）和界面电阻匹配详细的分布模型和记录的测试数据，使我们能够大大简化模型。表 1 显示了用于模拟 ICE-Loks™ 改变施加扭矩的输入条件。

表 1 为改变施加扭矩的 ICE-Loks 建模的输入条件

有了这些结果，工程师现在可以使用一个非常简单的模型来预测该接口的性能。通过简化计算模型，它允许设计人员添加必要的电路板复杂性并运行完整的模型，而无需大量运行时间

审核编辑：郭婷