某数字T/R 组件液冷冷板的改进设计

文中针对某数字T/R组件出现的局部过热问题,对原有液冷冷板进行改进设计。组件加工工艺由传统的铣削加工改为一体压铸成型,冷板流道改为铜管嵌装结构,并引入微通道散热技术,分别设计直齿微通道散热模块和菱形柱微通道散热模块。测试结果表明:微通道散热模块对散热效果改善明显,可解决局部过热问题;引入微通道散热模块后冷板流阻有所增加,但在允许范围内;菱形柱微通道散热模块由于边界层重新发展和二次流的产生,散热效果比直齿微通道散热模块好,热流密度越高,改善效果越明显。文中数字T/R组件最终选用直齿微通道散热模块的流道结构。菱形柱微通道散热技术可在更高热流密度的情况下应用。     

某数字T/R组件微通道液冷冷板的热设计

文中针对某大功率数字T/R组件局部热流密度较高的特点,提出了微通道散热模块与蛇形流道相结合的散热方式,设计了带有微通道模块的液冷冷板,通过仿真分析优化了微通道模块的几何参数,并验证了液冷冷板的散热效果。结果表明：微通道模块对散热效果改善明显,可保障电子元件工作在允许的温度范围内。该设计方式值得在局部热流密度过高的液冷冷板设计中推广应用。     

热管冷板在传导冷却LRM模块上的应用

为解决传导冷却LRM模块内高热流密度芯片散热问题,通过对传导冷却LRM模块的传热路径分析,提出了一种应用热管冷板减小LRM模块内部热阻的解决方法。详细描述了使用热管冷板的LRM模块结构形式。测试了两种不同冷板结构的某接口控制模块内部热阻,结果表明,采用热管冷板后,LRM模块内部热阻降低了约50%。     

高功率雷达冷板的流动性及散热性研究

针对某型雷达高功率且热流密度大模块,采用液冷强迫对流方式解决系统散热问题,分析了影响液冷冷板流量分布特性和散热特性的因素;基于搅拌摩擦焊技术的复杂流道焊接工艺,提出了三种流道结构形式冷板。依据单一变量原则,分别以流道宽度、深度、冷却液等效入口流速为变量,对不同流道结构冷板进行流动性及散热性研究,试验表明了为提高冷板流动性能和散热性能,应综合考虑冷板流道宽度、深度、冷却剂流速等因素影响;另外,O型结构冷板的综合流动性能和散热性能优于其他两种结构形式冷板。     

某固态发射模块冷板的设计及优化

固态发射模块的功率大,热耗高且过于集中,冷却系统的设计对于固态发射模块来说既是重点也是难点,冷却系统的好坏直接关系到固态发射模块能否正常工作。文中探讨了某固态发射模块的散热问题,分析了固态功放管的热耗,选择了强迫液冷作为其冷却方式,同时计算了所需的冷却液流量。通过仿真分析,对固态功放管的冷板进行不断的优化,最后设计出了满足需要的冷板—铜质微通道冷板。装机后对该冷板的实物测试,证明了该冷板的可行性。文中还对各种冷板冷却效果的差异进行了比较分析。     

高热流密度功率器件热设计及实验研究

雷达系统中的DAM模块发热量大,热流密度高,其散热性能直接影响功率器件运行的可靠性。对从功率器件到散热器之间的传热路径以及散热器风道侧参数进行优化设计,确定在热源上焊接铜板以降低热流密度、选择导热性能优异的界面接触材料、冷板局部焊接铜板以减小平面方向温度梯度、增加散热器翅片高度和加密散热器翅片排布等优化设计方法改进常规风冷散热方案,并对优化后的风冷散热方案进行实验研究,实验结果与仿真结果相吻合,验证了风冷散热优化方案的可行性。     

某高效散热冷板的结构设计与优化

针对某电子设备出现的局部热流密度过高问题,提出了一种S型流道与翅片散热模块相结合的设计。利用ICEPAK仿真软件,分别对形状为矩形、梯形和三角形这三种内嵌翅片的S型流道进行热分析。同时,通过实验验证三种冷板的散热效果。研究显示:实验结果与仿真结果基本一致;翅片散热模块能明显改善冷板的散热性能;三角形翅片的散热效果最好,但在冷板表面均温性和流阻方面,梯形翅片的方案更优于其它两种翅片。在满足此次冷板热设计要求的前提下,综合分析比较,最终选择梯形翅片的S型流道结构。     

一种低流量强化换热液冷冷板的研究

随着芯片集成度和热流密度的不断提高,常规的深孔钻液冷冷板难以满足高热流密度芯片的散热需求.文中基于微通道散热原理,采用往返式流道,设计出了一种低流量强化换热冷板,仿真和实验结果表明:低流量强化换热冷板仅需深孔钻冷板的1/3流量即可实现与深孔钻冷板相当的散热性能;当两者流量相同时,低流量强化换热冷板的散热能力明显优于深孔钻冷板,可用于400 W/cm2高热流密度芯片的散热.     

电子束毛化冷板散热性能优化设计

电子束“毛化”技术是一种新型表面处理技术。将电子束表面毛化技术应用于液冷冷板,其毛化阵列结构能有效提高冷板流道表面散热面积,同时加强流体的扰动,在提高冷板散热性能上有较大潜力。文中以铝合金电子束毛化冷板为研究对象,通过实验测试和数值仿真研究不同毛化柱结构参数和阵列间距对散热的影响。研究结果表明,电子束毛化冷板在高热流密度、小流量工况下可将散热能力提升10% 以上。该实验和仿真结果可用于电子束毛化冷板优化设计。     

泵驱两相冷却系统设计及性能验证

为了解决电子设备中高热流密度器件的散热问题,文中利用介质相变原理,采用泵驱两相冷却技术实现高效散热。搭建了泵驱两相冷却系统并对关键部件的设计进行了研究,验证分析了系统的散热性能及热负荷变化对多支路流量分配的影响。结果表明：以R134a为工作介质的泵驱两相冷却系统可实现312 W/cm² 的局部散热热流密度;对于多点热源（热流密度为0.4 ~ 5.5 W/cm² ）,不同热源与冷板贴合面附近的温度均匀性好,温差小于1 ℃;对于多支路系统,某一支路热负荷的变化会引起各支路流量分配的变化。     

喷雾冷却冷板的设计与研究

随着电子元器件和雷达等设备功率密度的不断提高,传统的散热方式越来越难以满足要求,而喷雾冷却因其更强的散热能力在高热流密度散热领域受到广泛关注。文中基于喷雾冷却技术设计了一种集成微型旋流雾化喷嘴的喷雾冷却冷板,并通过一套自行设计的喷雾冷却热性能实验系统研究了冷板的换热性能及其影响因素。该喷雾冷却冷板可实现超过100 W/cm²高热流密度的散热能力,为未来雷达电子设备的冷却设计提供了新的思路,有着较好的应用前景。     

IGBT用水冷板式散热器的数值模拟

在电力电子设备功率密度日益增长的背景下,散热设计成为产品可靠性设计的关键瓶颈。文中以冷板式强迫液体冷却系统的数值模拟为例,介绍了冷板式强迫冷却系统的优势以及该系统数值分析的原理和计算方法。对具体IGBT模块进行的散热仿真模拟验证表明,水冷系统具有集成度高、模块化强、散热效率高、能耗低、噪声低、占地空间小等众多优势,可以很好地控制高功率模块中IGBT芯片的温度,有利于IGBT模块等器件长期安全可靠稳定地工作,可降低模块的故障率,提高整机产品的可靠性。     

集成固相焊接方法在液冷板制造中的应用

为了提高6063铝合金翅片式大宽度流道液冷板的散热性能和焊接可靠性,满足雷达系统功放组件高集成、大型化带来的热耗快速增加的散热需求,文中提出采用2种固相焊接方法(扩散焊和搅拌摩擦焊)集成完成液冷板的制造方案,明确了集成焊接方法的工艺性结构设计要求,验证了工艺制造路径,仿真分析了集成焊接方法对结构刚性的影响。结果表明,集成焊接方法能够实现液冷板的高质量焊接,焊后结构刚性得到大幅提高。某功放组件采用集成固相焊接方法成功成型了液冷流道,其焊接质量满足设计要求,在1.5 MPa服役压力下的流道表面变形量仅为0.015 mm。     

高热流密度功放芯片冷却用两相流技术研究

功放芯片是现代雷达和电子战设备最重要的发热器件,其中Ga N芯片在T/R组件中得到了越来越广泛的应用。文中针对Ga N芯片热耗大、热流密度高等特点,探讨了从两相流冷却技术角度解决散热问题的工程可行性。分析了两相流冷却原理,提出了用菱形肋微通道冷板来强化对流沸腾换热的方法,并搭建了试验系统对散热性能进行了测试。试验结果证明了两相流冷却技术应用于高热流密度功放芯片散热的有效性和可行性,为未来高热流密度功放芯片的散热提供了可行的解决方案。     

模块冷板作用及组装流程浅析

冷板为电子器件提供散热通路,器件封装形式改变导致器件散热需求发生变化,冷板由器件底部粘接薄板改为器件顶部盖板。文中介绍了两种冷板的结构特点,分析当前冷板设计的问题及解决办法,表贴器件为主的模块采用薄板冷板带来很多组装难点,应改为散热盖板形式冷板,为新型电子模块冷板设计及组装提供借鉴。     

某新型液冷机箱热设计的数值研究

针对目前机箱整体散热性能较差的问题,根据机箱内部安装插件热耗的不同,采用新型并联S型流道液冷散热模式。通过在冷板合适位置布置散热翅片,优化了流道的结构形式,成功设计了一款新型液冷机箱。利用数值模拟与试验相结合的方法对机箱散热性能进行分析,结果表明,新型并联S型流道设计改善了流道流场,提高了上、下冷板的传热系数,使机箱的整体散热能力得到了有效增强。同时,该机箱将三维立体流道降为二维平面流道,成型简单可靠,从而使机箱具有更高的环境适应性。通过热设计分析可知,该液冷机箱可容纳多个高热流密度的插件,具有一定的工程应用价值。     

石墨烯–铝复合冷板散热性能试验研究

传统散热冷板以铝合金为主,其导热能力有限且本身密度较大,已无法满足嵌入式计算机对高效散热及轻量化的需求。针对该问题,文中提出将具有超高导热性能的石墨烯散热片粘贴在铝合金表面得到石墨烯–铝复合冷板,以石墨烯–铝复合冷板代替传统散热材料的方法,并对不同厚度、不同功耗下的石墨烯–铝复合冷板的导热效果进行了试验研究。测试结果表明,在铝合金表面贴石墨烯散热片可保证在整体质量增加较小的情况下显著提高冷板的导热能力,在3 mm厚的铝合金表面粘接2 mm厚的石墨烯散热片时导热性能最佳,导热系数达到360 ~ 370 W/(m·K),而质量仅占6 mm厚铝板质量的66.5%。因此石墨烯–铝复合冷板可应用于高性能、高集成、小型化嵌入式计算机的散热设计。