李新忠 崔扬 光旭亮 范哲 康志强
北方自动控制技术研究所，山西省 太原市 030006
摘要：在现代化军事战争中，更加重视对先进电子设备应用，此类设备已经成为战争胜利关键。但相关设备在使用中存在元器件结温问题，会对器件质量等方产生影响，针对这一问题通常使用冷却传导方式进行控制，利于保证元器件实现正常运行。基于此，本文从军用电子设备入手，对冷却传导使用有点进行分析，并对其具体应用和发展趋势进行分析。
关键词：军用；电子设备；传导冷却；发展趋势
前言：现阶段，军用车、航空以及船载等运行中，都会涉及大量电子设备，而设备使用中为解决结温问题对各项印制板元器件影响，通常使用冷却传导方式进行控制。而在实际使用中，针对不同类型印制板使用的冷却传导方式存在差异。为充分发挥冷却传导对印制板元器件结温问题控制作用，还应加强对相关电子设备以及冷却传导方式研究，确定适合类型冷却传导方式，以此保证其作用有效。
1 军用电子设备简述
军用电子设备，是应用于军事领域的电子装备，针对此类设备已经形成了一套包含原理、结构、性能、设计、制造、试验以及使用、维修和保养于一体的学科。较为常用军用电子设备有通信设备、光电设备、导航设备、指挥控制系统、电子对抗设备、雷达声呐以及军用软件等，此类设备类型有多种，根据其应用领域可划分为星载设备、地载设备、机载设备和航载设备等。
2 冷却传导使用优点
冷却传导是电子通信设备元器件中一种用于处理结温问题常用方式，在使用中具有很多优点。第一，相比于以往使用的流体冷却和强迫风冷却方式，使用冷却传导可简化操作过程，且使用的硬件设备更加简单，其组成部分是一块可安装印制板平面或可粘贴印制板中导热条。第二，冷却传导使用中相关的导热条和冷板不需要使用电源，并且无需使用风机以及带压力流体等，运行过程中不会产生噪声。且无需密封处理，不会存在泄漏等风险，使用中安全性高。第三，电子设备运转中不会因冷却设备系统失效，引发整机温度上升，导致设备过热出现损坏，可为设备应用安全性提供进一步保证。第四，冷却传导应用可靠性高，在军用领域中电子设备元器件中，无需冷却气流与之接触，可避免冷却气流中杂质和水汽对元件产生腐蚀等危害。并且设备使用中可采用密封式方式进行处理，利于达到“三防”要求[1]。
3 冷却传导具体应用
现阶段，在军事领域中冷却传导发挥着重要作用，在处理车、船与航空等方面，相关的背负式电子设备印制板上元器件上结温问题可起到良好效果，而在实际使用中，还应根据印制板不同选择适合类型冷却传导方式。常用冷却传导方式有两种，一是，利用导热条方式进行冷却。而导热条可分为实心和空心两种。其中，实心导热条主要采用导热性能良好的铝合金、铜等材料制造，而空心导热条属于一种热管。
印制板中全部发热元器件和集成电路块均跨骑在导热条中，而导热条会将元器件中发出的热量传递至印刷板两侧，并经过设备上导轨将热量传递至设备外侧板，然后通过冷却气流带走外侧板中热量。使用这种冷却方式的印制板，主要为通孔插装印制板。二是，利用冷板进行传导冷却。使用中是在冷板两面上分别贴一块印制板，经印制板将元器件中产生热量传递至中间冷板，在将热量转移至冷板边缘，将冷板上热量通过设备两侧壁上导轨传递至设备外侧。然后使用冷却流体将热量带走。这种冷却传导方式主要应用于表面贴装印制板，在实际使用中普及度逐渐提升，已经逐渐开始取代导热条冷板散热方式。
4 印制板传导冷却能力
在进行印制板传导冷却中，其散热方面能力与多方面因素相关，常见因素包含印制板材料、组装方式、尺寸大小、安装结构形式等，其中，最为重要因素是冷板材料。现阶段，使用的五种标准电子模块相关标准，主要参考美军于1986年发布的《MIL-SID-13890D》标准，该标准对电子模块结构形式、尺寸大小、传导冷却最大功耗、元器件允许结温最大值等均进行了详细规定。如SEM-E型标准电子模块，其尺寸为5.88in×6.68in，冷板材料为铝合金板，其导热系数为179W/m-℃，肋厚度为0.125in，结温最高许可度数为110℃，最高设备冷壁温度是85℃，推荐功耗最大为45W。
近年来，集成电路集成度进一步提升，使得表面组装技术得到应用和普及，如多芯片模块，已经在多个领域中得到广泛使用。而随着印制板组装密度不断提升，功率值不断提高，以往使用的材料下的传导冷却装置难以满足最大功率印制板在散热方面需求。因此，应对以往使用的材料进行改进，以先进且具有高导热性能材料作为传导冷却装置材料，如使用树脂石墨纤维、新型合金材料以及粉末等材料符合而成的新型材料，在此类材料支持下，SEM-E型标准电子模块允许功耗最大值可达到75w。
5 印制板散热
军用电子设备的印制板，其散热功率主要取决于冷却气流温度，元器件允许结温，以及元器件结点至冷却气流总热阻。其中，总热阻是由系统、内部和外部三部分热阻组成。系统热阻是指电子设备交界面及其周围空气间形成的热阻，热阻变化与部分结构布局相关，而减少外部热阻可增强印制板散热方面能力。内部热阻指的是元器件结点到发热外表面形成的热阻，热阻大小与元器件生产厂家采用的组装技术相关，无法对其更改。而外部热阻则是元器件发热外表面到热交界面热阻。在使用冷板传导冷却期间，外部热阻组成包含两部分：一是、冷板自身热阻，该部分热阻主要来自冷板材料引发的热损耗，冷板上最大温升位置在中心，最小温升位置边缘。二是，电子设备导轨不同接触面间产生的接触热阻。在对冷板进行设计中，为减小其热阻，可从两方面进行考虑，第一，对冷板厚度进行适当增加，二是，增加高导热系数。同时由于设计中要求冷板厚度会受到其体积和重量限制，导致厚度限制在一定范围内。因此，增加高导热系数是减少冷板热阻最为有效方式[2]。
结论：目前，冷却传导是解决军用电子设备元器件中结温问题最为常用方式，实际使用中根据不同类型印制板，选择适合类型冷却传导方式，利于保证对元器件温度控制效果，确保电子设备运行效果。同时为提升冷却传导在军用电子设备中应用价值，还应加强对冷却传导研究，了解其使用优势以及未来发展趋势，从而加大对冷却传导研究，实现其在更多领域中应用。
参考文献
[1]王庆伟.新一代军用飞机航空电子系统发展趋势与发展现状[J].教练机,2019（03）:5-11.
[2]刘盛彬.军用飞机航空电子系统总体技术[J].科学技术创新,2019（25）:54-55
2本包邮，重庆市九龙坡区石桥铺街道领袖风景-徐老师-18202355775