弹载电子设备热设计分析

弹载电子设备热设计分析摘要：随着大功窣电子器件和大规微集成电座在弹载电子略申施普遍施用工舞散热 难题日益突出e现结合某小型弹载雷达的热设计，对弹载电子设备的散热技术进行了研究产 通过辘真手段，分析了大热耗元器件的瞬态工作温度麹芯 弗开展了导热霜校优化设计和 相雌（藕睇,彝桥结果表嬲破计唇.芯片盘震如举族b满足其H昨疑度指标褰浪.关键词弹载电子设备：热设计宗相变材料引言弹就电子设备受盛用产台的限制面临着可用空间和重量等多方面的限制.为了提升性能b大功率电子器件和太规模集成电路在弹载电子设备上的应用越来越多,导致其功率密 度越釉即匕 受外部气动摭酬第麻，在导祥飞行申段和末段刑前:作的电子设备逑要面 临很诲的翦始H雌度;送期弹载电子设备箭微热周期益奥出1F -油应用平台 的特殊性和电子设翎翻扛作的将翩淀了羲唯第牖传统的风评廉海副f统的冷榭方 式懒设翻断的间解 目前,电*谦主巅用独旗导痢瞬询热除相域法对方尺 进行散热&丸 本文结合某小型弹载雷达的热设计磔对弹载电子设备的散热技术进行了研.，t -；r0。针 fi 1 v ft飞 飞 : L /究最1系僦然设计L1系统概述某小型弹载雷达系统由天线、TR组件、冷板框架结构和后端电子设备组成，如图1 OKI ” “ ” 3. ”u . , 1 .所示（图中框架结构未显示J /系统中主要的功率器件为8个TR组件，每个组件中包含8 a-Ia *Ms% o .个大功率芯片/芯片尺寸为3由X 3mm X1. 5HlHi，热耗为3.5W小芯片先焊接在同样大小的钳铜上，再与铝合金底板焊接W* aC A . w* 1, 2热设计。K. a a t该雷达工作在飞行末段，受外部气动加热影响,初始工作温度为65匕，要求系统连续 工作3min后年月蠢斌霸刚财超过117 a 麴鼠制嶂翩就迷曜p伟时,懒依靠 隹楙曦容峻热南翁散丽施喻 乐 皤区敏燕他丽崎忒.系能就创引量族 申弗项通件内维件采用背靠鲁展和 蛆伴褊深植导瘀出 能翟与冷桩上的身施I 片血6接触，如图2所小辄件热演过导藕翘片传獭好如匕。利用集盥件壳体、净 魏和椎属结梅件的期造酢为越l吸收组件工作时耗散的热量幌传热路任如图用折 示再综合考虑系统的力学性能要求和散热需求，框架结构选用铝合金2A12材料，冷板栗 用高导热的铝合金6063材料,组件盒体采用铝合金6061材木丸 各材料的热物性参数如表1所示2热仿真分析利用说其软件减电子设备开展热仿真分析,.根据软件处斗卬网格划分的甯襄附模型.进行简化：., o a4作3m图5给出了 3m垢末的整体结构和TR组件各着片的热仿真温度分布云图从图中 “.c a . _ 叱. . * 二.一、.可以看出最高温庭出现在边蜀辑蝌磔K*检獴是因为隼个隰麴中秋片物 是对称分布的，.该位置到冷板导热肋的距离最远，井且侧边的功率放大器对成位置的TR壳体厚度比其他位置要薄，这就导致其温度要高于其他芯片,最高厚度达到122.S C、不满足壳温低丁T17C的要求。3.优化设计仿真分析结果表明；芯片的最高温度超过允许温度5.8伫和不能满足其工作温度要求, aw . * ,u , _,.0 ，。a矛, q 、 ., ,0 9 o1 需要进行进一e的优化设计，提升系统的储热能力 从而降低发热器件的温升，使其在要求的温度范围内工作中表2给出了各主要结构件的重量和平均温升,结合图5的温度分布 0O II* *19 七*4CO可以看出,框架的质量比冷板和TR壳体总质量还大但是由于其距离热源的位置较远, 然量要经过TR壳体和净扳才能到达福架号号蠹路役太任导致其温升很小 这需明：B架的热容没有得到有效的利用，因此可以对系统结构进行优化设计,TR组件盒体是组件热量二传出的第，步，温升最高，.若是该处能够增加一条传热路径将热量导出，将会降低TR组件 功率版大幕的财编开育另外”蹲子弹霸1圈隘限有辘时H再(高发热播性的电子设备, 利用窘适制度的相变材料来增加藁雌沉是解触鬣僦何题的一杭要手段4h基于 欧蜷渐f 瀛敬如下诙跆 在就组祥和瞰之间增加棉赛冷确 如爵6所赤 象用总 热衬垫填充相变冷板和TR组件之间的间隙，,采用螺接的形式将相变冷板固定在框桀上，拜镰崎而除抹导热硅脂，保述耐蜥瓶 较良好一知也戢计后用以以以下两方面改善系统般* 一方面麴蜉板内睇粗羹搦1% 期I联辎费由于系统期忙q作温度谴 达到65a 因此，这里选用相变温度约为70c的相变材料，相变材料的燧值分布图如图7标./T# TR典伴和枢哈邮然了毒蜂住麹物备 擀悠皿曲伟与翩法剧的他 热热阻,传热路径示意图如图8所示。根据以上优化设计，在原的始条件和边界条件不变 的情况下,对模型进行热仿概析，热分析结果如图9所示-从图中可以看出，优化设计后亚组件温度明显降低，.框架结构温升水平有所提高,芯片最高温度为110.49C，满足工 作温度不超过117C的温度指标要求4结语弹载应用平台的特殊性和大功率集成封装模块的应用导致弹载电子设备的散热问题日趋严重.本文以某小型弹载雷达的热设计为例，对弹载电子设备的散热设计进行了研窕。文中通过优化设计和仿真分析发现匚优化内部导热路径和相变组件的设计与利用可以有效降低大功率芯片的温度，是解决弹载电子设备短时间大热耗工作的重要措施，对弹载电子 设备的散热设计提供了参考q参考文献1陈世锋.雷达制导部件高热流密度组件散热技术J.电子机械工程，20212：12-15.12刘琳,某弹载雷达天线系统结构设计JL机械与电子屋202, 35 (9) ： 24-26.3杨双根，袁智，他娟等.弹裁雷达导引头热设计技术探讨JL电子机械工程,2021, 33 (1) ： 44-47. b5黄伯云,4尹本浩,刘芬芬,王她.弹戢电子设备相变热沉装置散热性能研究口 ,电子机械工 程，2021 (&) ； 610.季成功，石力开,等.中国材料工程大典第4卷：有色金属材料工程上)ML北京；化学工业出版社艮2021； 64-98.作者.王虎军付娟单位：中国电子科技集团公司第三十八研究所感谢您的阅读，祝您生活愉快。