Есть микросхема, в BGA-корпусе с теплоотводящей площадкой сверху, от которой требуется отвести тепло. В даташите на микросхему сказано, что давление на поверхность кристалла не должно превышать 65 PSI, оптимальным считается давление 30-40 PSI. Вопрос в следующем: Как рассчитать момент затяжки (или усилие затяжки) винтов радиатора, зная рекомендуемое давление на поверхность микросхемы?

Нужно изменить конструкцию. Сделать как на видеокартах, к примеру. Винты закручивается до упора, а прижим обеспечивается пружинами.
Винт с более толстым телом, чем резьба.

Что-то я не понял описываемую конструкцию. У видеокарты, которую мне удалось раскурочить, под радиатор поставлены резиновые цилиндрики, которые препятствуют чрезмерному перекосу радиатора и, видимо, чрезмерной затяжке. Винты при этом обычные, закручиваются в тело радиатора, головка винта находится с обратной стороны платы. Но резиновые цилиндры тоже должны быть рассчитаны, должна по идее учитываться упругость материала цилиндров. Можно затянуть и на глазок, но недостаточная затяжка приведет к ухудшению теплоотвода, а вопрос теплоотвода в данном случае стоит очень остро.

Вар.1
Учебник "Детали машин" + Справочник (Анурьев, к примеру).
Винты зажимать динамометрической отверткой.

Вар.2
Провести эксп.проверку усилия прижима радиатора с тензодатчиком и выяснить потребные моменты на винтах.

прошу прощения за невнятный рисунок, рисовать в 3Д совершенно нет времени.
Винт закручивается до упора (нет фактора человеческого риска), а прижим обеспечивают пружины

Т.о. исходная задача сведена к "рассчитать пружины", которую...

... решать уже умеем.

Спасибо, Pyku_He_oTTyda, за рисунок. Теперь я понял, но к сожалению поставить пружины снизу я не смогу, т.к. высота элементов с обратной стороны платы ограничена 2 мм.

Тогда пружину нужно ставить плоскую, поверх радиатора. Типа как на древних пентиумах, только с креплением винтами а не защелкой. Либо перенести цилиндрические пружины на сторону радиатора - посмотрите как это на материнках делается на радиаторах мостов.
Тянуть винтами - практически не вариант, тяжело соблюсти симметричность усилия.

Пружину с нормированным коэффициентом упругости изготовить совсем не просто. Найти подходящую, думаю, ещё сложнее. Проще тарированную отвертку раздобыть и тянуть винты по диагонали и постепенно. Как, например, головки цилиндров к ДВС прикручивают.

Пружины используют не от хорошей жизни. С винтами в полный рост встает проблема передачи (асимметричных) деформаций платы на корпус микросхемы.

Ну а с пружинами нетарированными асимметрии не получается?


Я упоминал
Т.е., если у Вас 4 винта, которые нужно затянуть с усилием, скажем, 1 кг, то вы затягиваете 1-й на 0,1 кг, потом по диагонали к нему на 0,1 кг, потом сделаете тоже самое с 2- мя винтами на другой диагонали. потом опять 1-й тянете на 0,2 кг и т.д. Многие вещи требуют подобной сборки. Скажем, даже винты, крепящие транзистор в ТО-3 к радиатору рекомендуется затягивать подобным образом, симметрично- равномерно.

В случае ТО-3 и головки блока цилиндров, так затягивают чтобы небыло внутренних перенапряжений и равномерно расплющить прокладку (я про ГБЦ).
В случае автора надо применять пружины, т.к. при неравномерном прогреве конструкция с разных сторон будет давить по разному. Если крутить болтами, то от многочисленных циклах нагрева/охладжденя будет происходить ослабление затяжки, также возможны незначительные дефформации платы которые также внесут перкос

Не то чтобы расплющить прокладку, а её сломать можно очень просто при неравномерной затяжке. А винты обычно мастикой или краской фиксируют. И чем винт принципиально от пружины отличается? правда, может потечь материал винта, и потребуется не кетайские винтики, а стальные. Но к материалу пружины те же требования. Я вот не видел в продаже пружин с нормированным модулем упругости, да и вообще их ещё любых поискать нужно. Конечно, если в пределах досягаемости есть завод с развитой мехобработкой, а ещё лучше- оружейный, то Вам сделают любые пружины. Но, думаю, недешево.

Винты хоть китайские, хоть американские. Если не будет компенсатора, то из-за разницы коэффициентов линейного расширения пластиков и стали при изменении температуры и жестком контакте будет изменяться давление. Все это надо тщательно просчитывать, что бы при изменении температуры давление оставалось в допустимых пределах, определять что будет принимать на себя это изменение давления иначе это будет "кетайское" решение проблемы.

В этом случае можно винты и пружины расположить сверху. В плату с нижней стороны запресоввывать PEM-NUT - они есть достаточно тонкие. Вам понадобится длинный гладкий винт с небольшим участком резьбы. Пружина точно также обеспечит прижим.