摘要：介紹了一種陣列模塊的結構設計。針對模塊高度集成，局部熱流密度大等特點，著重對優(yōu)化布局設計、高效散熱設計、腔體結構的防水密封以及電磁兼容設計等關鍵技術進行了闡述。

關鍵詞：優(yōu)化布局；高效散熱；防水密封；電磁兼容

引言

隨著電子元器件的高速發(fā)展，雷達電子設備的高度集成將不可避免。但同時帶來了布局緊張，熱流密度大，電磁干擾，防水困難等相關問題。這些問題在多通道陣列模塊上顯得尤為突出，這就對陣列模塊的結構設計提出了更高的要求。

1.優(yōu)化布局設計

該模塊為8通道數(shù)字陣列模塊內部包含8路收發(fā)單元、8路變頻、基準源、頻率源、8通道數(shù)字處理板、分布式電源、功分以及調制等上百個電訊零部件。因此合理的布局尤為重要，結構設計師從方案階段就需要與其他相關設計師充分交流討論，并經(jīng)過多輪反復修改、協(xié)商，最終確定最優(yōu)方案之后。與結構總體就陣列模塊的大小及機、電、液等外部接口進行磋商與討論。與電訊設計師根據(jù)信號走向，排列好各功能模塊的位置與空間分布，并且預留合理的水道空間和正反面過孔以及垂直互聯(lián)絕緣子的位置；同時兼顧散熱器件的合理分布和分配；固定螺釘及散熱水道之間的互相合理避讓；內部走線及可操作性進行反復討論。與環(huán)控設計師在散熱水道的設計和優(yōu)化，以及散熱翅片的排列和分布進行討論。與工藝設計師就散熱水道的焊接方式及優(yōu)化可制造性方面進行討論。待所有的問題全部梳理通順才能進行詳細的工程結構設計。

2.高效散熱設計

該陣列模塊熱耗約974W，其中100W功率管安裝外形尺寸為34mm*10mm，熱流密度峰值超過20W/cm2，風冷散熱已不能滿足要求，本方案選用液冷體系。基于冷板功率器件布局與冷卻流道一體化設計思路，采用高熱流密度高效冷卻技術完成陣列模塊散熱，具體實現(xiàn)途徑如下：①引入小型內嵌翅片的液冷通道和流道翅片的邊界層截斷技術，增大冷卻液與冷板結構在熱耗集中區(qū)的換熱面積和停留時間，并利用冷卻液在翅片截斷處的入口效應和翅片頂端擾動效應來增強冷卻液與冷板結構的換熱能力；②在冷卻流道與器件排布一體化設計基礎上，根據(jù)器件熱耗及其安裝特性，采用攪拌摩擦焊的方式在器件安裝基板上生成冷卻通道，將功率器件直接安裝在組件冷板兩側，并采用有效措施降低器件與冷板間的接觸熱阻。經(jīng)過優(yōu)化設計后，在單件陣列模塊冷卻液流量為4.5升/分鐘、進液溫度為35℃的情況下，計算顯示位于流道最下游的100W功率管溫度最高，約為62.6℃，管殼溫度約為62.2℃，同類器件溫差約3℃，冷卻液進出口溫差約為4℃，冷板壓損約0.115Mpa，滿足散熱要求。

5.結束語

此陣列模塊已通過各項例行試驗，各項指標均達到了設計要求。并且隨整機參與多次演習與試驗，工作穩(wěn)定可靠。但是，由于電子元器件的高速發(fā)展以及新技術，新材料的不斷涌現(xiàn)，新的結構設計方法也會不斷產(chǎn)生。

參考文獻：

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[2]謝德仁.電子設備熱設計. 南京：東南大學出版社，1989 ，12

[3]王建石編.電子設備結構設計標準手冊. 北京：中國標準出版社， 2001 ，10.

作者簡介：

吳顯發(fā)（1978-），男，安徽，2000年畢業(yè)于合肥聯(lián)合大學機制設計及制造專業(yè)，現(xiàn)為中國電子科技集團第38研究所工程師，從事雷達結構設計工作。