散热设计中的常用术语

散热设计中常提到的名词对象有：单板，散热器，风扇，导热界面材料，换热器，热管，均温板，冷板等，今天我们就一一解释下这些专用术语。

单板(PCB,PWB)

PCB（ PrintedCircuit Board），中文直译为印制电路板，又俗称单板，板子等。它是重要的电子部件，电子元器件通过单板互相连接。常说的“走线”、“布线”等，就是元器件之间的信号线如何在单板内部排布。

散热器（heatsink，finstack）

通常由铝铜等制成，大多为翅片形状，作用是在一定空间内与外界实现更大的接触面积，同时兼顾对流体产生的阻力。

广义上来讲，所有可以把热源的热量吸走，随后散逸到周围环境中的结构件，都可以称为散热器。

风扇，风机（fan，blower，airmover）

风扇是用来加速空气流动的部件。又称为风机。分为轴流风扇和离心风扇。

导热界面材料（thermalinterface material,tim）

刚性固体接触面间会产生细小的缝隙。可以用柔性的介质填充这些缝隙，连接导热路径。导热界面材料是这类材料的统称。有导热衬垫（thermal pad），导热硅脂（thermal grease）、导热凝胶（thermal gel）等。

换热器（heatexchanger）

换热器可以认为是散热器的一种。换热器通常不直接冷却热源。如下图所示的电脑CPU液冷模块，其中的水排就是典型的换热器。这一换热器直接冷却的不是发热源，而是用来冷却热源的液体工质。即它是间接低冷却热源。

热管和均温板（heatpipeand vapor chamber）

热管和均温板都是利用相变换热传热效率高这一特点制作出的高传热效率的部件。在高功率密度的场景中，应用广泛。热管可以简单地理解为一根导热系数非常高的管，VC则可简单地理解为一块导热系数非常高的板。

冷板（coldplate）

冷板一般指液冷设计中装配在发热源上方的、内部有液体工质流过的结构件。

消费电子如CPU，GPU等，冷板尺寸一般较小，又称为冷头。

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散热设计中常提到的物理名词

结温（Junctiontemperature）     

芯片结构复杂，内部往往是多层结构，工作时并不是整个芯片均匀发热，而是由内部较小区域产生。

通常将芯片内部发热源的温度称为结温，用Tj表示。

壳温（Casetemperature）

芯片结构复杂，内部往往是多层结构，工作时并不是整个芯片均匀发热，而是由内部较小区域产生。

通常将芯片上表面的温度称为壳温，用Tc表示。

板温（Boardtemperature）

芯片结构复杂，内部往往是多层结构，工作时并不是整个芯片均匀发热，而是由内部较小区域产生。

通常将芯片附着的单板区域的温度称为对应该芯片的板温，用Tb表示。

结壳热阻（Rjc）

结壳热阻意义为结到外壳的热阻（junction to case），表征热量从结传导到外壳的热阻力。一般金属封装的Rjc在1以下，而塑料或陶瓷封装的Rjc则较大。同时，一般金属封装的芯片热耗较高，Rjc为主要导热路径，而塑封的芯片热耗则较低。单位℃/W。

其定义如下：

结板热阻（Rjb）

结板热阻意义为结到该芯片贴合的下方单板的热阻（junction to board）。

Flotherm和AnsysIcepak中的芯片双热阻模型指的就是Rjc和Rjb。

其定义如下：

Rjc和Rjb都是为了描述芯片热特性设置的简化参数。实际的发热元器件传热路径还可能有侧边，可以在各个方向上都测试其热阻，建立星形热阻网络模型，来更准确地推算芯片内部温度分布。

双热阻模型

结到外界环境热阻（Rja）

从上述几个定义可以看出，热阻表示热量P从A点传递到B点造成的温差。因此可以用结到环境的热阻来描述芯片的散热风险。Rja（junction to ambient）的定义如下：

Rja显然不仅包含了芯片内部的导热过程，还涉及了芯片外界的对流换热和辐射换热，因此Rja的给定，通常必须指定是在什么条件下测得的，否则参考价值有限。

风阻

风阻是指使用空气作为冷却介质的电子产品热设计方案中，结构件对空气流动造成的阻力。通常用压降和速度之间的关系式表示。如下左图，空气流过散热器，压力将会下降，P1-P2就是该散热器在该风速下产生的压降。压降的大小即可视为散热器的风阻。从右图可知，风阻越大，过风量越小。

IP等级（Ingressprotection level）

IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。

防尘数字说明：

IP等级（Ingressprotection level）

IP防护等级是由两个数字所组成，第1个数字表示电器防尘、防止外物侵入的等级，第2个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大，表示其防护等级越高。

防水数字说明：

IP等级（Ingressprotection level）

防护等级对散热设计影响很大。比如RRU设备，运行于户外，产品防护等级要做到IP65以上，就使得产品无法开孔，设备不得不现将热量导到外壳，然后通过外壳进行散热。部分户外柜面临类似的处境，它们需要使用换热器，在不将外界空气引入设备内部的前提下将热量散逸到户外。

防尘防水的设计可能是消费电子的一大趋势，新发布的旗舰手机，都在朝支持防水方向发展。

开孔率

热设计中，进出风口开孔率是关键设计点。仿真中常使用开孔率来描述多孔板，开孔率= 空气流动面积/ 开孔区域总面积如右图所示，开孔率应为所有孔的面积之和/整个板的总面积。