Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Konstruktion av värmespridare med grafit för flygelektronik
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2009 (Swedish)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Design of Graphite Heat Spreaders for Avionics (English)
Abstract [en]

This master thesis was carried out for Saab Avitronics, a business unit of Saab AB

active in electronic systems for military aircrafts. Reliability and weight are of crucial

importance in this environment. To improve reliability and lower the weight graphite

may be used for electronics cooling. Graphite is an anisotropic material and has

thereof high thermal conductivity in two directions (in-plane) and a relatively low

conductivity in the third direction (through thickness).

The purpose of this thesis was to investigate if graphite is an adequate thermal

conductor to use in PCB carriers. The carriers support and cool the PCB by diverting

the heat dissipation from the PCB components to the edge. The focus of the thesis

work was on redesign of a high power card carrier that was near its maximum

capacity for heat transport.

The work was carried out by generating design ideas on how graphite sheets could be

used in the carrier and by performing design analyses consisting of practical tests and

computer simulations. The tests were composed to exam different graphite sheets with

different conductivity in-plane and through thickness and of investigating how

graphite is affected by damp environment. Simulation was carried out to evaluate the

impact of the anisotropic structure at different thicknesses on the spreaders.

The result showed that the low conductivity through thickness have greater impact at

thicker sheets. Improving the conductivity through thickness at the expense of lower

in-plane conductivity did not decrease the temperature difference in this test. Sheet

with higher in-plane conductivity performs best. The result showed that the

conductivity in-plane has greater impact on the heat distribution than that through

thickness. The graphite is somewhat affected by humidity and therefore needs to be

coated. The anisotropic impact affects more for carriers with hot spots.

The work resulted in design recommendations on how graphite could be used in a

redesign of the carrier and considerations about environmental demands. By using

graphite in different carrier designs the temperature can be decreased and/or the

weight reduced.

Abstract [sv]

Detta examensarbete har utförts åt Saab Avitronics, en affärsenhet inom Saab AB,

verksamma inom elektroniksystem för militära flygplan. I denna miljö är

tillförlitlighet och vikt av stor betydelse. Inom elektronikkylning skulle möjligen

grafit kunna användas för att öka tillförlitligheten och minska vikten. Grafit är ett

anisotropiskt material vilket medför hög värmeledningsförmåga i två riktningar (i

planet) och en relativt låg värmeledningsförmåga i den tredje riktningen (genom

tjockleken).

Syftet med arbetet har varit att utreda om grafit är ett adekvat material att använda

som värmeledare till bärare för kretskort. Bärare används för att ge mekaniskt stöd

samt kyla komponenterna på kretskorten genom att leda bort värmen. Arbetet har

fokuserats på att omkonstruera en bärare till ett högeffektkort där kapaciteten för

värmetransporten är nära sin maxgräns för konstruktionen.

Arbetet har bestått av konceptgenerering för att finna omkonstruktionsmöjligheter av

bäraren med värmespridare i form av grafit. Dessutom har konstruktionsanalyser

genomförts genom praktiska prov och datasimuleringar. Testerna var framtagna för att

jämföra grafit med olika värmeledningstal i olika riktningar samt undersöka hur

grafiten påverkas av fuktig miljö. Simuleringarna gjordes för att utvärdera vilken

påverkan de anisotropiska egenskaperna har vid olika tjocklekar på värmespridare av

grafit.

Resultatet var att den låga värmeledningsförmågan genom tjockleken påverkar mer

vid ökad tjocklek. Att öka värmeledningen genom tjockleken på bekostnad av lägre

värmeledning i planet sänkte inte temperaturskillnaderna i dessa tester. Grafiten

påverkas i viss utsträckning av fukt och behöver därför inkapslas för att skyddas. Vid

kylning av varma punkter s.k. ”hot spots” påverkar de anisotropiska egenskaperna

mer än vid utbredd värmefördelning.

Arbetet har resulterat i förslag på hur grafiten kan användas för omkonstruktion av

bäraren och resonemang om miljökrav. Genom att använda grafit i olika

konstruktionskonfigurationer kan temperaturen sänkas och/eller vikten minskas.

Place, publisher, year, edition, pages
2009.
Series
MMK 2009:52 MCE 196
National Category
Engineering and Technology
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-99894OAI: oai:DiVA.org:kth-99894DiVA: diva2:542590
External cooperation
Saab Avitronics AB,Thomas Westerberg
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-08-02 Created: 2012-08-02 Last updated: 2012-08-02Bibliographically approved

Open Access in DiVA

Annika Bengtsson(1637 kB)1461 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1637 kBChecksum SHA-512
af1c253d87e31df4454ff5dc38fe4d65ac3fa4cc027cd8f9a7d7303fe328dc6bb181e60ed5e09c8ce8b203da6ba8280084da1c2660a34e4671d8f1dcacb181e7
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Engineering and Technology

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 1461 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 162 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf