The electronic market is continually moving towards higher power densities. As a result, the demand on the cooling is increasing. Focus has to be put on the whole thermal management chain, from the component to be cooled to the ambient. Thermal interface materials are used to efficiently transfer heat between two mating surfaces or in some cases across larger gaps. There are several different thermal interface materials with various application areas, advantages and disadvantages. This study aimed to evaluate thermal and mechanical properties of graphite sheets and graphite gap pads. The work was done in cooperation with Ericsson AB. A test rig based on the ASTM D5470 standard was used to measure the thermal resistance and thermal conductivity of the materials at different pressures. It was found that several graphite sheets and gap pads performed better than the materials used in Ericsson’s products today. According to the tests, the thermal resistance could be reduced by about 50 % for the graphite sheets and 90 % for the graphite gap pads. That was also verified by placing the materials in a radio unit and comparing the results with a reference test. Both thermal values and mechanical values were better than for the reference materials. However, the long term reliability of graphite gap pads could be an issue and needs to be examined further. / Elektronikbranschen rör sig mot högre elektriska effektertätheter, det vill säga högre effekt per volymenhet. Som en följd av detta ökar också efterfrågan på god kylning. Kylningen måste hanteras på alla nivåer, från komponenten som ska kylas, ända ut till omgivningen. Termiska interface material (TIM) används för att förbättra värmeöverföringen mellan två ytor i kontakt med varandra eller för att leda värmen över större gap. Det finns flera olika TIM med olika tillämpningsområden, fördelar och nackdelar. Denna studie gick ut på att utvärdera termiska och mekaniska egenskaper hos grafitfilmer och så kallade ”graphite gap pads” då de används som TIM. Projektet gjordes i sammarbete med Ericsson AB. En testuppställning baserat på ASTM D5470-standarden användes för att utvärdera värmeledningsförmågan och den termiska resistansen hos de olika materialen vid olika trycknivåer. Resultaten visade att flera grafitfilmer och ”gap pads” presterade bättre än materialen som används Ericssons produkter idag. Enligt testerna skulle den termiska resistansen kunna minskas med 50 % för grafitfilmerna och 90 % för ”gap padsen”. Materialens fördelaktiga egenskaper verifierades i en radioenhet där temperaturerna kunde sänkas i jämförelse med ett referenstest med standard-TIM. De nya materialen var mjukare än referensmaterialen och skulle därför inte orsaka några mekaniska problem vid användning.  Den långsiktiga tillförlitligheten för grafitbaserade ”gap pads” måste dock undersökas vidare eftersom de elektriskt ledande materialen skulle kunna skapa kortslutningar på kretskorten.

This master thesis addresses the development of an automatic numerical tool for thermal analysis, focusing on thermal systems comprising a printed circuit board assembly and cooling case structure. The project, conducted in collaboration with Unibap, aims to enhance the design process of space computer modules by automating middle steps between design software and thermal analysis results. The numerical tool employs the lumped parameter method, implemented in Python, as an alternative to traditional finite element analysis to efficiently generate thermal results. Informed decisions can be made using the tool regarding case-cooling and the selection of components requiring cooling, thus optimizing manufacturing costs and design complexity. The project results in the successful development of the automatic numerical tool. A unique method to derive values for thermal resistance within the case structure is also utilized. Though experimental test results for verification are pending, the functionality of the tool is presented along with results from a thermal analysis where it is used.