100J的能量可使100g水温上升约0.24℃。这不是通过提高水温消耗1000J能量。它被保存在水中作为热能。
能量不会凭空消失或产生。这是最重要的能量守恒定律。
℃它是一个温度单位。温度是指与能量密度相同的物理量。这只是一种基于能量的现象。即使能量相同，如果它集中在一个狭窄的空间内，温度也会升高，当大范围分散时，温度也会降低。
在电子产品连接电源后一段时间内，大部分转换的热能将用于提高设备本身的温度，而排放的能量只有少数。之后，当设备温度上升到一定程度时，输入的能量必须与排放的能量一致。否则，温度将无休止地上升。
传热有三种方式：导热、对流换热和辐射换热。在终端设备中散热
这三种方法都发生在热过程中。三种传热方式传递的热量分别由以下几种方式传递
公式计算
其中λ、α 、ε分别为导热系数，对流换热系数及表面的发射率，A是
换热面积。
热设计的目的：
采用适当可靠的方法控制产品中所有电子元件的温度，保证产品正常运行的安全性和长期运行的可靠性。
消耗的热量决定了温升，因此也决定了给定装置的温度；
导热、对流和辐射传递热量，每种形式传递的热量与其热阻成反比；
热量、热阻和温度是设计中的重要参数。
温升：组件温度与环境温度的差异
热耗：部件正常运行时产生的热量。热耗不等于功耗。
热流密度：单位面积传热，单位面积传热W/m。l热阻：热流路径上遇到的热阻反映了介质或介质之间的传热能力。
Rja，元器件的热源结构(junction)冷却周围的空气(ambient)的总热阻。
Rjc，组件的热源与封装外壳之间的热阻相结合。
Rjb，组件的结和PCB板间热阻。
常见的散热方式：
自然对流换热
通过自然对流冷却，无需使用风扇，主要通过空气加热膨胀产生的浮升力，使空气不断流过加热表面，实现散热。这种换热方式不需要任何辅助设备，成本低。
强迫对流换热-风扇冷却
主要有吹风和抽风两种方式
为何要注意热设计？
设备的极限温度承载能力为高压线，超过后故障率急剧增加，使用中不得超过。在极限温度内，设备故障率仍与温度密切相关，故障率随温度升高而增加。
是否存在一个安全温度点，只要不超过这个温度点，失效率与温度就不密切？
理论和实践表明，在大多数情况下没有这样的温度点。
当物体各部分之间没有相对位移时，依靠分子、原子和自由电子等微粒的热运动产生的热量称为导热。例如，固体内的热传递和不同固体通过接触表面的热传递都是导热现象。芯片向外壳的热传递主要是通过导热。
根据导热过程中传递的热量Fourier导热定律计算：
傅立叶定律是1822年法国著名科学家傅立叶提出的热力学定律。该定律是指在导热过程中，单位时间内通过给定截面的导热量与垂直于截面方向的温度变化率和截面积成正比，而传热方向与温度升高方向相反。
傅立叶定律是热传导的基础。它不是热力学第一定律导出的数学表达式，而是基于实验结果的总结，这是一个经验公式。同时，傅立叶定律是定义材料的关键性质和热导率的表达式。
此外，如上所述，傅立叶定律是一种向量表达式。热流密度垂直于等温度表面，并沿着温度降低的方向。傅立叶定律适用于所有物质，无论它处于什么状态（固体、液体或气体）。
一般来说，固体的导热系数大于液体，液体大于气体。例如，常温下纯铜的导热系数高达400 W/(m*℃） ，纯铝的导热系数为236W/(m*℃），水的导热系数为0.6 W/(m*℃），而空气仅为0.025W/(m*℃）左右。铝导热系数高，密度低，散热器基本采用铝合金加工，但在一些大功率芯片散热中，为了提高散热性能，铝散热器通常嵌入铜块或铜散热器。
对流热交换是指运动流体经不同固体表面时与固体表面之间的换热过程，是通信设备散热中应用最广泛的换热方式。对流换热可分为强制对流换热和自然对流换热。前者是由泵、风扇或其他外部动力源引起的，而后者通常是由于流体本身温度场的不均匀而引起的密度场不均匀，由此产生的浮升力成为运动的动力。机柜中常用的风扇冷却散热是最典型的强制对流换热。自然对流换热主要用于终端产品。自然对流散热分为大空间自然对流（如终端外壳和外部空间的换热）和有限空间自然对流（如终端内的单板和终端内的空气）。值得注意的是，当终端外壳与单板之间的距离小于一定值时，就不能形成自然对流。例如，手机的单板和外壳只是以空气为介质的热传导。
根据牛顿冷却定律计算对流换热的热量
塑料外壳表面喷漆，PWB表面涂绿油，表面黑度可达0.这些都有利于辐射散热。对金属外壳，可进行一些表面处理，以提高黑度，加强散热。对辐射散热最大的误解之一是，黑色可以增强热辐射，通常散热器表面的黑色处理也会鼓励这种理解。事实上，物体温度低于18000℃有意义的热辐射波长位于0.38~100μm大部分能量位于红外波段0.76~20μm在可见光波段内，热辐射能量比例不大。颜色只与可见光吸收相关，与红外辐射无关，夏天人们穿浅色的衣服降低太阳光中的可见光辐射吸收。因此，各种颜色的油漆可以随意涂抹在终端内部。
改变导热和对流换热的公式：
在传热过程中，温差是过程的动力，就像电压一样，热交换是传输的量，就像电流一样，所以分母可以理解为导热过程的电阻概念，称为热阻（thermal resistance），单位为℃/W, 其物理意义是传递1W 温差是多少？将热阻标记为R或Rθ。δ/(λA)是导热热阻， 1/αA是对流换热热阻。设备的数据通常提供给设备Rjc和Rja热阻，Rjc是装置结壳的导热阻；Rja是壳体导热阻与壳体与外部环境对流换热阻之和。根据实验测试或详细的设备内部结构，可以获得这些热阻参数。可根据这些热阻参数和设备的热耗计算设备的结温。
下图生动地表达了欧姆定律，类比欧姆定律，热差与电压，热阻与电阻，热耗与电流。
两个名义接触固体表面，实际上接触只发生在一些离散区域元，如右图所示，接触界面之间的间隙往往充满空气，热量将通过间隙层导热和辐射，与理想的完全接触相比，这种额外的热传递阻力称为接触阻力。减少接触热阻的主要方法是增加接触压力，增加界面材料（如硅脂）填充界面之间的空气。当涉及到热传导时，接触热阻的影响不容忽视应根据导热脂、导热膜、导热垫等应用选择合适的导热界面材料。
JEDEC芯片包装的热性能参数：
热阻参数
θja，从结(即芯片)到空气环境的热阻:θja=(Tj-Ta)/P
θjc，从结(即芯片)到封装外壳的热阻:θjc=(Tj-Tc)/P
θjb，结(即芯片)到PCB的热阻：θjb=(Tj-Tb)/P
热性能参数
ψjt，封装顶部的热参数：ψjt =(Tj-Tt)/P
ψjb，封装底部的热参数：ψjb =(Tj-Tb)/P
Tj——芯片结温，℃
Ta——空气环境温度，℃
Tb——芯片根部PCB表面温度，℃
Tt——芯片表面温度，℃
θja 热阻参数是包装的质量和测量(Figure of Merit)，并非Application-specific，θja正确的应用只能是芯片包装的热性能质量参数(用于性能等级的比较)，不能用于实际测试/分析中的结温预测分析。从90年代起，相对于θja对于实际工程师来说，更需要预测芯片温度有价值的热参数。三个新参数适应这一要求：θjb 、ψjt和ψjb 。
ψjb可适当应用于热分析中的结温分析
ψjt可适当应用于实际产品热试验中的结温预测。
θjc是从封装表面结到最近点的热阻值。
θjc测量设法使得热流“全部”由封装外壳通过。
ψjt与θjc完全不同，并非是器件的热阻值，只是个数学构造物，只是结
到TOP的热特征参数，因为不是所有热量都是通过封装顶部散出的。
实际应用中， ψjt对于由芯片封装上表面测试温度来估计结温有有限的
参考价值。
θjb :用来比较装于板上表面安装芯片封装热性能的品质参数(Figure
of Merit)，针对的是2s2p PCB，不适用板上有不均匀热流的芯片封装。
θjb与ψjb有本质区别， θjb ＞ ψjb 。与ψjt同理， ψjb为结到PCB的
热特征参数。
不同封装的热特性
普通SOP封装散热性能很差，影响SOP封装散热的因素分外因和内因，其中内因是影响SOP散热的关键。影响散热的外因是器件管脚与PWB的传热热阻和器件上表面与环境的对流散热热阻。内因源于SOP封装本身很高传热热阻。SOP封装散热主要通过三个途径：
1)die的热量通过封装材料（mold compound）传导到器件上表面然后对流散热，低导热的封装材料影响传热。
2)die热量通过pad、封装材料和器件底面与PWB之间的空气层后，递到PWB散热，低导热的封装材料和空气层影响传热 。
3)die热量通过lead Frame传递到PWB，lead frame和die之间是极细的键合线（golden wire），因此die和leadframe之间存在很大的导热热阻，限制了管脚散热。
该封装的特点是die采用cavity up方式布置，pad从封装底部外露，并焊接
在PWB表面；或者在pad底部粘结一个金属块，该金属块外露于封装底部，并焊接在PWB表面。die的热量通过金属直接传递到PWB上，消除了原先的封装材料和空气层的热阻。
该封装相当与把底部增强散热型SOP封装倒置过来贴装到单板上。由于裸露在芯片上表面的pad面积很小，除了起到均匀die温度的作用外，实际直接散热的性能很差，一般还需要与散热器结合来强化散热。如果芯片表面不安装散热器，该金属pad的主要作用是把die传来的热量扩展开来，再传递给芯片内部的管脚，最后通过管脚把热量传递给PWB散热，金属pad起到缩短die和管脚间传热热阻的作用。
影响PBGA Rjc和Rja热阻的因素有很多，从重要程度看依次是：
1）thermal ball的个数
2）die的尺寸
3）substrate的结构，包括铜皮层数，铜皮厚度
4）die attachment 材料的导热系数
5）gold wire的直径
6）PWB上导热过孔的数量。
其中，前5个因素与器件本身的设计相关，因素6与PWB设计相关
一些PBGA芯片在表面贴铜块强化散热，由于mold的导热系数很低，该金属封装表面仍为辅助散热，关键散热路径仍在封装的底部。
需要了解器件内部的封装结构选择散热方案！
热量传递方式：
Die的热量传递给上表面的铜块，部分热量通过铜块传递到环境中；另外部分
热量通过铜块依次传递给芯片的基板、焊球、PCB后，通过PCB散热。
当FC－BGA封装热耗在1～6W时，可以采用直接强迫对流散热，Rja的范围在8～12℃/W；当热耗在4～10W时，需要加散热器强化散热，Rja的范围在5～10℃/W；当热耗为8～25W时，需要高端的散热器配合合适的风道来进行强化散热。
TO器件的散热往往需要较大的的铜皮，那么对于面积紧张的单板如何来实现？
按重要程度依次为：
1）过孔
2）单板的层结构（地层或者电源层的位置）
3）地层或者电源层的铜皮厚度
4）焊盘厚度
对于电子设备来说，工作时都会产生一定的热量，从而使设备内部温度迅速上升，如果不及时将该热量散发出去，设备就会持续的升温，器件就会因过热而失效，电子设备的可靠性能就会下降。因此，对电路板进行很好的散热处理是非常重要的。
根据上图可以看到：连接铜皮的面积越大，结温越低
根据上图，可以看出，覆铜面积越大，结温越低。
热过孔能有效的降低器件结温，提高单板厚度方向温度的均匀性，为在 PCB 背面采取其他散热方式提供了可能。通过仿真发现，与无热过孔相比，在器件热功耗为 2.5W 、间距 1mm 、中心设计 6x6 的热过孔能使结温降低 4.8°C 左右，而 PCB 的顶面与底面的温差由原来的 21°C 减低到 5°C 。热过孔阵列改为 4x4 后，器件的结温与 6x6 相比升高了 2.2°C ，值得关注。
3、单板器件的散热途径
好的电路板板散热方案必须针对器件的散热特性进行设计
THD器件的管脚数量少，焊接后封装也不紧贴单板，与单板的热关联性很小，该类器件的热量都是通过器件表面散到环境中。因此早期的器件散热研究
比较注重于器件表面的空气流动，以期获得比较高的器件表面对流换热系数。
SMD器件集成度高，热耗也大，是散热关注的重点。该类器件的管脚/焊球数量多，焊接后封装也紧贴单板，与单板建立起紧密的换热联系，散热方案必须从单板整体散热的角度进行分析。SMD器件针对散热需求也出现了多种强化散热的封装，这些封装的种类繁多，但从散热角度进行归纳分类，以引脚封装和焊球封装最为典型，其它封装的散热特性可以参考这两种类推。
PGA类的针状管脚器件基本忽略单板散热，以表面散热为主，例如CPU等。
部分内容整理自“百度文库”的《华为单板热设计培训教材》
部分内容来自硬十的第二本书《硬件十万个为什么——开发流程篇》