采用简单精确的分析工具估测散热器的热性能参数

图1：带散热器的倒装器件的传热。I>

散热器在工业领域使用得非常普遍。随着处理速度的提高和封装体积的不断缩小，散热器的热性能和选择所面临的挑战越来越艰巨。本文将介绍一款简单又精确的分析工具，工程师可以利用该工具检查影响散热器热性能的各个参数，从而帮助他们选择到合适的散热器。

散热器在工业领域使用得非常普遍。随着处理速度的提高和封装体积的不断缩小，散热器的热性能和选择所面临的挑战越来越艰巨。特别是在无管道空气流通的系统中，当散热器被放置于PCB上后，散热器的热传送能力就使散热器本身置于热量散发和空气流动这种独特的条件下。

图2：对通过平直散热片散热的空气流动应用计算型
流体动力学仿真。散热片区域中过早的空气流通出口
反而会影响热性能。

虽然散热器从结构上看非常简单，但在散热片区间内的空气流通以及散热片和周围环境之间的热量耦合已经成为一个相当复杂的问题。在实际选择散热器时人们常常只考虑整个器件的功耗，从不做详细的热分析。比如，工程师可能会通过上网或联系供应商寻找一个冷却15W器件用的散热器。但为给定应用找到有效的散热解决方案并不是想象中这样简单，应该充分考虑应用的具体特性。

本文将介绍一款简单又精确的分析工具，工程师可以利用该工具检查影响散热器热性能的各个参数，从而帮助他们选择到合适的散热器。

常听人问"散热器能散发多少热量？"，在开发能够回答这个问题的模型前，我们需要明确这个问题的实质。答案是，散发的最大热量取决于使用散热器后试图获得的器件表面温度。另外，由于器件的壳温也比较含糊，因此应该把器件的结温Tj作为主要考虑对象。明确结温后上述问题就容易回答了。

一体化模型

以平时常见的上面装有散热器的倒装BGA芯片为例，如图1所示。

采用在电子热管理中使用的标准封装电阻的定义：

图3：区域性流通指示。

Rja-结点到环境的热阻
Rjb-结点到板的热阻
Rjc-结点到外壳的热阻
Rcs-外壳到散热器的热阻
Rsa-散热器到环境的热阻
Rsp-扩散热阻
定义散热器热阻的等式如下所示，

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其中, A_fin等于散热片面积+散热片间的基本面积；C_p为定压比热；h为传热系数；m为总体流速；等于V_fΔ； V_f为散热片区间内的流速；为散热片效率；为流动密度；Δ为贯穿横截面的散热片通道。