【技术】爱美达使用铜水微型热管和k-Core封装石墨散热器开发组合解决方案,获得航天飞行认证
Boyd公司热能部门爱美达Aavid使用铜水微型热管和k-Core封装的石墨散热器开发了一种组合解决方案,用于直接对高性能ASIC(倒装芯片和微处理器)进行热管理,并已成功获得航天飞行认证。该解决方案可实现高性能,组件级冷却以及增强的从机箱到空间散热器的机箱级别热传导。Aavid相信:这将使未来电信卫星有效载荷的散热量发生显著变化。
Aavid的团队制造了合格测试车,该车辆由三个具有代表性的面包板底盘组成,其微型热管热管理系统(TMS)与底盘级k-Core散热器相连。飞行演示测试包括在真空环境中的性能测试,热特性,老化和寿命测试以及热机械测试。微型热管和kCore TMS技术达到了TRL 8,可以部署在直接微处理器热管理和热链接应用中,用于克服传导热传递的限制。
在ESA项目AO-7623“与新颖的倒装芯片和高引脚数技术兼容的先进冷却技术”的框架中,铜水微型热管和k-Core封装石墨热管理技术已经开发出来,并具有航天飞行资格 。技术框架采用高性能微处理器,实现直接热管理,并增强了电子机箱内与空间散热器接口的热扩散性能。 图1和图2显示了用于单个组件热管理的微型热管和k-Core热管理系统示例。图中不同的传输长度用于适应微处理器在PCB上的不同定位。
图 ·1 铜水微型热管TMS(短版和长版;质量分别为92 g和68 g;长度分别为176.5 mm和96.5 mm)
图2 第1阶段k-Core TMS单一组件(长度分别为176.5毫米,136.5毫米和96.5毫米)
除了单组件TMS之外,Aavid还开发了多组件k-Core热管理系统,用于五个相似热源的热管理。Aavid将可机械加工的凸台整合到设计中,用于高度不同的电子组件连接,这些组件被认为是相同的(图4)。 同样,Aavid还开发了一个k-Core机箱基础组件,该组件可与四个独立的微型热管和k-Core TMS进行接口连接(图3)。
图3 k-Core机箱基础嵌入式石墨组件(质量= 171 g)
Aavid建造了一个合格测试车,该测试车由三个具有代表性的面包板底盘组成,该底盘结合了微型热管TMS(短版和长版),k-Core多组件TMS和k-Core底盘基础飞行演示热管理系统,并用于完成飞行示范资格测试。 图5显示了热管理系统安装的示意图,图6显示了最终组装的测试车。
图4 多设备k-Core TMS(质量= 97克,长度= 176.5毫米)
图5 飞行器叠片式底盘概念图:显示了微型热管TMS,k-Core TMS和k-Core底盘的位置。
整个测试车辆包括三个堆叠式底盘,每个底盘都包含带有代表倒装芯片微处理器热负荷的热源的PCB,两个不同尺寸的微型热管TMS,两个多组件k-Core TMS和一个可拆卸底盘基座k-Core 封装石墨散热器。 微型热管和k-Core热管理技术实现了组件表面进直接冷却,以及与机架热量输出表面积的热连接。该方法与电流传导冷却技术相比,实现了热性能的逐步变化。
图6 飞行原型最终组装3个相同的堆叠模块,包括TMS。
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