刘 上 曹宁生 马 辰 段晓峰

（1.中国舰船研究院 北京 100101）（2.中国电子科技集团公司第三十二研究所 上海 201808）

1 引言

近年来，大数据和云计算技术飞速发展，对服务器机柜的性能要求也越来越高，这主要表现在芯片集成度和模块组装密度均大幅提升，导致机箱内部热密度居高不下［1］。例如，新一代舰载加固机箱内部热耗可达千瓦量级，封装级热流密度可超过30W/cm2［2］。

密闭加固机箱由于具有良好的抗震动冲击性能、三防性能和电磁兼容性能，在军用环境下被广泛采用。但这也导致机箱内部发热器件与外部空气隔绝，加大散热难度，使得温度持续攀升。功率器件的可靠性与其温度紧密相关，美空军整体计划分析报告里指出：电子设备的失效有55%是由温度引起的。在电子行业，器件的环境温度升高10℃，失效率往往会增加一个数量级，这就是所谓的“10℃法则”［3］。

在产品设计过程中，设计人员需要将结构和热设计结合起来统一考虑［4］，通过优化结构布局来协助热设计，通过热设计反过来支撑结构尺寸。两者相互迭代，一体设计，将有利于提高整个系统的集成度和可靠性。以下将以某高热密度密闭机箱为例，按流程图1具体说明解决方案。

图1 热设计流程图

2 冷却方式选择

如表1所示，整个机箱热耗合计为560.5W。在稳态下整个机箱外表面的平均热流密度可按下式计算：

式中，A为机箱外表面散热总面积（cm2）；Φt为整个机箱内总热耗（W）。

根据相关要求，机箱的最高环境温度不超过55℃，考虑到其内部模块、器件的耐高温性能（不超过85℃～105℃），其内部温升应控制在30℃～50℃范围之内。……