ניו-טק מיליטרי מגזין | 11-12/2018

תכן תרמי-זיוודי לקירור מעבדים בכרטיסי מחשב ביישומים בתנאי סביבהקשים.

דוד. ר – רמ"ד זיווד אלקטרוני, רפא"ל, יניב. ט – רמ"ח מעבר חום ומסה, רפא"ל

אינם מכירים אותו ולכן לא עושים בו שימוש. PCM – Phase הפד התרמי הינו מסוג PCM . זה אינו אותו חומר Change Material הידוע המשמש לקירור במעבר פאזה ואשר ! Transient מתאים ליישומים מסוג Steady state הפתרון המוצע הינו למצב והפד המוצע מיועד למצב כזה. מ"מ 0.1-0.5 , הפד מגיע בעובי מאוד נמוך (עובי אופייני). יתרונו של פד בעובי נמוך הוא הקטנת ההתנגדות התרמית הכוללת שהוא מהווה. ייחודו הוא, שבטמפרטורת החדר, הפד נמצא במצב מוצק כמו כל פד תרמי אחר. 50 – עם זאת, כאשר הפד מגיע לטמפ' של כ מעלות צלסיוס, צמיגות הפד קטנה באופן משמעותי. התכונות התרמיות של הפד מבחינת מוליכות החומר, אינן גבוהות במיוחד ), אך עם זאת, בשל תכונת K =3.8 W /) m * K (( הצמיגות שלו, ההתנגדות התרמית הכוללת (שהיא הפרמטר החשוב בתכן התרמי) נמוכה מאוד יחסית לפדים תרמיים אחרים. ההתנגדות התרמית האופיינית של פד מסוג . השוו מול 0.1C*cm2/W הינה כ- PCM פדים תרמים אחרים הנפוצים בשוק וגלו כי מהרבה מתחרים. 10-20 התנגדות זו קטנה פי

בבואנו לתכנן פתרון זיוודי למעבד: 1-2 אופייני הינו die . נשים לב כי שטח 1 סמ"ר, בעוד ההספק שלו מגיע לכמה עשרות וואטים, מה שגורם לצפיפות הספק גבוהה. . ישנם יישומים, ובמיוחד כאלו בעלי 2 נפח זיווד מצומצם, הבוחרים פתרון תרמי ). זהו הפתרון Conduction המאופיין בהולכה ( הזול והאמין ביותר ואינו מצריך תחזוקה. כמובן, כל עוד זה מתאפשר מבחינת התכן. . כידוע, כל הפדים התרמיים פועלים כמין 3 קפיץ ומפעילים לחץ על הרכיב אותו הם מקררים. יש לשים לב לעובדה שלא תמיד מצוין ערך העומס שמותר להפעיל על הרכיב הנידון. ערך זה יש לקחת בחשבון במרחב הפתרונות אשר נציע. . יש להתאים את הפתרון לתנאי הסביבה 4 הדינאמיים של היישום. . הפתרון צריך לתת מענה תרמי הולם 5 למעבד בהתאם לתנאי הסביבה של היישום. פתרון הפתרון שנציע ייתן מענה לכל האתגרים שנמנו לעיל (פירוט המענה – בהמשך..). כהקדמה לפתרון זה, נציג פד תרמי ייחודי אשר קיים בשוק שנים אך מתכנני זיווד רבים

כללי כרטיסי מחשב קיימים בשוק בעשרות תצורות. כרטיס נפוץ מאוד ביישומים אשר דורשים כושר חישוב גבוה הינו כרטיס ה ). כרטיס זה הינו ComE ( Com Express – מחשב לכל דבר וכושר החישוב שלו תלוי במעבד המרכזי שלו. המעבד הינו הרכיב האנרגטי ביותר מבחינה תרמית בכרטיס ולכן גם נדרש לתת לו מענה הולם. מאמר זה יעסוק בתכן תרמי- זיוודי אשר נותן מענה לכל האתגרים סביב סוגיית זיווד המעבד האנרגטי בכרטיסי ביישומים המאופיינים בתנאי סביבה ComE תרמיים ודינאמיים קשים. תאור המעבד ניתן לראות את מבנה רכיב המעבד. 1 באיור החיבור שלו אל הכרטיס הינו בטכנולוגית ) חשוף. die , מסוג שבב ( BGA פיזור הספק החום במעבד כזה, ברובו מתבצע ). על כן, נדרש להצמידו אל die דרך השבב ( מפזר חום לצורך ניהולו התרמי.

האתגרים בקירור המעבד להלן נמנה את האתגרים העומדים בפנינו

New-Tech Military Magazine l 30