新型导热凝胶材料在航空电子设备中的应用

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1、新型导热凝胶材料在航空电子设备中的应用王晨等2016年9月第47卷第3期(总第165期)新型导热凝胶材料在航空电子设备中的应用王晨，张德晓，王力（中国航空无线电电子研究所，上海，200241）[摘要]本文为解决某型航空电子产品交换机低温数据丢包故障，消除由于原设计导热垫片导致的局部应力过大、压坏芯片焊球等问题，对需更换的导热介质材料进行筛选与验证。对比了四种备选介质材料的性能指标与应用范围，并进行多项产品装配性能测试。实验结果表明了导热凝胶作为新型介质可以解决原有材料问题并应用于航空电子设备装配。[关键词]导热介质材料；导热凝胶；航空电子设备+[中图分类号]V255

2、.4[文献标识码]A[DOI编码]10.3969/j.issn.1006-141X.2016.03.08[文章编号]1006-141X（2016）03-0043-04ApplicationofThermalGelintheFieldofAvionicsElectronicEquipmentWANGChen,ZHANGDe-xiao,WANGLi(ChinaNationalAeronauticalRadioElectronicsResearchInstitute,Shanghai200241,China)Abstract:Inordertosolvetheproble

3、mofexchangingboarddatadropoutatlowtemperature,stressstateofprimaldesignandchipsolderedballfacilefragmentation,thispaperchoosesandconfirmsanoveltypethermalinterfacematerialusedasadvancedalternativematerial.Theresultsoffourtypethermalinterfacematerialsoftypicalproperties,applicationrange

4、andexchangeboardperformancearecompared.Atlast,theresultsshowthatthermalgelcanbeusedasanoveltypethermalinterfacematerialinthefieldofavionicselectronicequipment.Keywords:thermalinterfacematerials;thermalgel;avionicselectronicequipment0引言的导热设计、使用符合要求的导热介质材料是保随着电子设备日益向高度集成化、微型化方证航空电子设备正常工作

5、的必要条件。向发展，若不进行良好的散热控制，不仅会导致目前电子制造业中常用的导热介质材料品种电子器件使用寿命缩短，也会导致整机工作不稳繁多，性能参数参差不齐。为全面满足航空通信定、功能失效，继而造成事故。据资料统计，电交换机实际使用要求和环境要求，必须对备选导子元器件温度每升高2℃，整机可靠性就会下降热介质材料进行深入的分析和细致的筛选，并通10%，而通过散热手段使电子器件温度降低10℃过环境试验等验证其安全性与可靠性才能升级原时，整机使用寿命则能提高一倍，因此提供良好有导热介质方案。43September,2016Vol.47No.3(serialNo.165

6、)航空电子技术AVIONICSTECHNOLOGY1导热介质的选择使用合适的导热介质材料以降低总热传导阻抗。以某型号通信交换机生产为例。该型号通信交换机在进行高低温测试环节出现了低温数据丢包问题，经技术排查发现，原设计使用的导热垫片局部应力过大是造成低温数据丢包的原因。该型号交换机散热设计采用倒扣盖板设计，带有散图1固体表面接触示意图热凸台的上盖板在装配后与框架内印制板芯片接常用的导热介质通常有导热胶、导热脂、导近，只保留0.8~1.2mm左右的狭缝，故需重新选热垫片、相变材料、导热凝胶及导热胶带等品择其使用的导热介质材料，并对其进行可靠性验种。在选择导热介质材料时

7、，除了对接触缝隙宽证。度、界面状态(垂直/水平，粗糙度)、工作温度范当两个宏观表面光滑的固体相互接触时(如图围进行考察以外，针对航空电子产品还需要对导1所示)，因表面微观粗糙度的存在，两固体表面热介质材料的垂流性、渗油性、高低温性能、可间大约仅有1~2%的实际接触面积(接触压力为10重工性等方面进行综合比较。通过调研，可供选MPa)。当热流经过接触界面时，空气间隙的存在择的导热介质材料有：导热垫片、导热胶、导热对热传导产生很大的阻碍（空气热传导率仅为0.023脂和导热凝胶，这四种导热介质材料性能指标如W/m·K）。为降低接触热阻、提高散热能力，必须表1所示。表1