新型低热阻锁紧条的设计与性能测试

李俞先^1,2

(1. 中国西南电子技术研究所，四川 成都 610036）

(2. 四川省空天电子装备环境适应性技术工程实验室，四川 成都 610036)

作者简介：李俞先（1989—），男，工程师，硕士，主要研究方向为航空航天电子设备热管理技术，liyuxiangood@126.com.

摘要：楔形锁紧条作为连接航空电子模块与机架的关键产品，其传导热阻一直被忽视。传统锁紧条的热阻较大，导致大功率模块热控效果不良。从锁紧条导热机理入手，设计了新型结构的低热阻楔形锁紧条，并对其按照高量级（最高量级为22g）随机振动谱线进行了3个方向的耐久振动测试，然后采用先进的基于结构函数原理的瞬态法对锁紧条的热阻进行了测试。实验结果表明，低热阻锁紧条具有优异的机械紧固性能与抗振性能，相比传统锁紧条其热阻降低幅度达33%。

关键词：在线可更换模块；楔形锁紧条；热阻；结构函数；瞬态法

中图分类号：TK124   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2021)02-0112-05

现代航空电子装备中采用了大量的在线可更换模块（LRM），随着LRM热耗的不断增大，其内部芯片的散热问题成为模块设计的关键技术问题之一。为解决该问题，在实际工程中大量使用传导风冷或传导液冷的模块^［1-2］。楔形锁紧条是为LRM提供稳定的机械固定的装置，同时也是模块与机箱之间热量传导的桥梁。为增强芯片的散热效率，已有研究成果是在模块冷板中加入热管来提高模块盒体导热系数，或在机箱冷板中采用板翅式散热器提高液冷换热效率^［3-5］。虽然这些方法对降低芯片温度均起到较好的作用，但由此带来的系统研制成本的增加及通用化程度不高的问题依然需要解决。同时，作为连接模块与机架的楔形锁紧条，其热阻一直未得到改善。

文献^{［6］、［7］}的研究结果显示，受锁紧条节数及安装扭矩的影响，由楔形锁紧条带来的热阻大小为0.6～1.4 KW。因此，对于一个热耗100 W的LRM，当安装两根锁紧条时，锁紧条热阻导致的模块温升至少为30 ℃。基于此，有必要对锁紧条的散热机理进行分析，研制一种热阻更低的锁紧条，以提高LRM的热环境适应性及可靠性。

1 传统楔形锁紧条原理分析

传统楔形锁紧条结构如图1所示，主要由滑动块、固定块、推动块、锁紧螺杆及导轨组成。锁紧条安装在LRM两侧的肋条上，安装LRM时，先将LRM通过机箱槽道滑入机箱，然后转动锁紧螺杆驱动推动块向前，在各滑块楔形斜面的作用下滑块向前向上运动，直至滑块与机箱槽道侧面贴紧。紧固后，模块肋条一侧被压紧，与机箱槽道一侧壁面紧贴，锁紧条的另一侧与机箱槽道的另一面紧贴，由此实现了LRM在机箱内的安装与紧固。