一种有源相控阵TR组件散热结构的制作方法

    技术2024-08-22  65


    本实用新型涉及有源相控阵热控技术领域,尤其涉及一种有源相控阵tr组件散热结构。



    背景技术:

    有源相控阵天线技术是近年来正在发展的新技术,天线中安装有大量的密集度很高的多通道t/r组件,由于t/r组件内部包含高度集成的微型化微波集成电路,因此天线工作时会产生大量的热量,使得tr组件温度急剧增高,而过高的温度无疑会影响相控阵雷达天线本身的性能及使用寿命,因此,散热设计在有源相控阵天线设计中非常重要。

    近几年相控阵正向着大功率、高集成、微型化方向发展,天线的口径越来越小、单通道功率越来越大,在整个相控阵系统中主要的发热器件分布在tr收发组件中,传统的相控阵tr组件主要依靠tr组件的壳体与外部的热沉接触传导热量,此种散热方案主要用于小功率tr组件,对于单通道功率超过10w的系统,大功率器件部位往往温度会很高,有超出器件额定温度的风险,有的甚至烧毁器件。



    技术实现要素:

    本实用新型旨在提供一种有源相控阵tr组件散热结构,可将tr组件热量快速导出。

    为达到上述目的,本实用新型采用的技术方案如下:

    一种有源相控阵tr组件散热结构,包括冷板、导热板和多个tr组件,tr组件一端与冷板接触,每相邻两个tr组件之间设有一导热板,导热板一部分夹在两个tr组件之间,导热板另一部分插在冷板中。

    进一步的,所述导热板位于两个tr组件之间的部分延伸到tr组件的大功率器件处。

    优选地,所述导热板越过tr组件的大功率器件。

    优选地,所述导热板为方形板,所述冷板上有与导热板匹配的方槽。

    进一步的,所述导热板插入冷板一端的棱边有第一倒角,所述方槽的槽口边缘有第二倒角。

    进一步的,所述导热板两侧设有凸耳,所述凸耳上设有两个螺钉孔,所述螺钉孔中装有螺钉,螺钉旋入冷板中。

    进一步的,每两个tr组件与一导热板拼接成在一起,。

    进一步的,导热板的一部分嵌入在两个tr组件中间,并通过多个紧定螺钉锁紧。

    进一步的,导热板与tr组件的接触面,以及导热板与冷板的接触面均涂覆有导热硅脂材料。

    进一步的,导热板为以铝材为表板,以石墨、铜箔复合层为夹心层的夹层结构。

    与现有技术相比,本实用新型具有以下有益效果:

    本实用新型通过在两个tr组件之间夹层一块导热板,利于热量的快速导出,可增加器件的工作时间;同时保证了结构安装强度,节约了相控阵安装空间。

    附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图;

    图2是实施例一中导热板的三维图;

    图3是冷板的三维图;

    图4是tr组件与导热板安装图;

    图5是实施例二中导热板的三维图;

    图6是图5中a处的剖视图;

    图中:1-tr组件、2-冷板、3-导热板、21-方槽、22-第二倒角、33-铝板、34-铜箔层、35-石墨层、301-第一倒角、302-凸耳、303-螺钉孔、304-螺钉通孔、305-销钉定位孔、306-紧定螺钉。

    具体实施方式

    为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图,对本实用新型进行进一步详细说明。

    实施例一

    如图1所示,本实施例公开的有源相控阵tr组件散热结构,包括冷板2、导热板3和多个tr组件1,tr组件1顶部与冷板2底面接触。

    每相邻两个tr组件1之间设有一导热板3,导热板3一部分夹在两个tr组件1之间,导热板3另一部分插在冷板2中。tr组件1的数量根据需要设置,图1中示出了16个tr组件1,相应的设置了8块导热板3。

    导热板3为导热材料。冷板2材料采用导热性能良好的铝合金6063,导热系数为200w/m•℃。

    如图2所示,本实施例中导热板3为方形板,导热板3两侧设有凸耳302,所述凸耳302上设有两个螺钉孔303。组装时,在螺钉孔303中装上螺钉,螺钉旋入冷板2中从而将导热板3与冷板2相连,增加整体的稳定性。

    如图3所示,冷板2上有与导热板3匹配的方槽21。本实施例中导热板3的上半部分直接插入到冷板2的方槽21中,在导热板3上涂一层导热硅脂材料,使导热板3与冷板2的接触面有导热硅脂材料,减小导热板到冷板的接触热阻。导热板3插入冷板2一端的棱边有第一倒角301,所述方槽21的槽口边缘有第二倒角22。倒角具有导向作用,方便装配时多个tr组件同时插入。多个组件同时安装的方式保证了安装精度、提高装配效率,增加了整体结构的稳定性与可靠性。

    如图4所示,每两个tr组件1与一导热板3拼接成在一起。导热板3的一部分嵌入在两个tr组件1中间,并通过4个紧定螺钉306锁紧,保证tr组件1与导热板3表面接触紧密。如图2所示,导热板3上设有4个螺钉通孔304,其中一个tr组件1上设有4个光孔,另一个tr组件1上设有4个螺纹孔。导热板3与tr组件1的接触面涂导热硅脂材料,减小大功率器件到导热板3之间热阻,将热量快速传递至导热板3。导热板3与tr组件结构件之间还设计有销钉定位结构,保证横向安装精度。销钉定位结构包括设置在导热板3上的销钉定位孔305,以及设置在tr组件1的对应位置的对应销钉,实现tr组件1与导热板3定位。

    如图1所示,tr组件1的大功率器件4为末级功放,大功率器件4作为主要发热器件,其位置位于tr组件1的前端。为进一步提高散热效果,导热板3位于两个tr组件1之间的部分延伸到tr组件1的大功率器件4处。优选地,所述导热板3越过tr组件1的大功率器件4。

    tr组件1热量导出路径包括tr组件壳体与外围结构件接触、tr组件1与冷板2接触,其主要热量传递路劲为:大功率末级功放芯片→导热板3→冷板2。

    本实施例中设置导热板可将tr组件的热量快速导出至热沉,利于迅速降低tr组件温度,避免超出器件额定温度,防止烧毁器件。

    实施例二

    本实施例与实施例一的区别在于:如图5、6所示,本实施例中导热板3是以铝材为表板,以石墨、铜箔复合层为夹心层的夹层结构。其中石墨和铜箔属于高导热材料,保证热量的快速传导。铝材优选铝合金,铝合金具有良好导热性能的同时还具有重量轻、强度高的特点,可保证导热板3的整体强度。

    具体的,导热板3包括板体,板体由多块铝板33焊接组成,导热板3的焊接面36处的其中一块铝板33上设有用于嵌装石墨35和铜箔34的嵌槽,每个嵌槽中同时装有石墨层35和铜箔层34,石墨层35和铜箔层34利用高导热硅脂粘接后嵌压在嵌槽中。

    本实施例采用铝材支撑结构,保证了导热板的强度要求,铝材具有重量轻、强度高的特点,减小了系统的质量;铝材、石墨、铜箔夹层结构,方便加工工艺的实现;在铝材中嵌装高导热材料,可大幅度增加了导热板导热能力。

    当然,本实用新型还可有其它多种实施方式,在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。


    技术特征:

    1.一种有源相控阵tr组件散热结构,包括冷板和多个tr组件,tr组件一端与冷板接触,其特征在于:它还包括导热板,每相邻两个tr组件之间设有一导热板,导热板一部分夹在两个tr组件之间,导热板另一部分插在冷板中。

    2.根据权利要求1所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:所述导热板位于两个tr组件之间的部分延伸到tr组件的大功率器件处。

    3.根据权利要求2所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:所述导热板越过tr组件的大功率器件。

    4.根据权利要求1所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:所述导热板为方形板,所述冷板上有与导热板匹配的方槽。

    5.根据权利要求4所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:所述导热板插入冷板一端的棱边有第一倒角,所述方槽的槽口边缘有第二倒角。

    6.根据权利要求1所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:所述导热板两侧设有凸耳,所述凸耳上设有两个螺钉孔,所述螺钉孔中装有螺钉,螺钉旋入冷板中。

    7.根据权利要求1所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:每两个tr组件与一导热板拼接成在一起。

    8.根据权利要求7所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:导热板的一部分嵌入在两个tr组件中间,并通过多个紧定螺钉锁紧。

    9.根据权利要求1、7或8所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:导热板与tr组件的接触面,以及导热板与冷板的接触面均涂覆有导热硅脂材料。

    10.根据权利要求1所述的有源相控阵tr组件散热结构,其特征在于:导热板为以铝材为表板,以石墨、铜箔复合层为夹心层的夹层结构。

    技术总结
    本实用新型涉及一种有源相控阵TR组件散热结构,属于有源相控阵热控技术领域,它包括冷板、导热板和多个TR组件,TR组件一端与冷板接触,每相邻两个TR组件之间设有一导热板,导热板一部分夹在两个TR组件之间,导热板另一部分插在冷板中;所述导热板位于两个TR组件之间的部分延伸到TR组件的大功率器件处。本实用新型通过在两个TR组件之间夹层一块导热板,利于热量的快速导出,可增加器件的工作时间;同时保证了结构安装强度,节约了相控阵安装空间。

    技术研发人员:王渝皓;周卫;严伟;许浩
    受保护的技术使用者:航天科工微系统技术有限公司
    技术研发日:2019.10.15
    技术公布日:2020.03.31

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