如果給定 θ JC，我們就可以評(píng)估連接到散熱器的封裝的熱性能。對(duì)于高效散熱器，熱流路徑將由三個(gè)串聯(lián)的熱阻組成，如下所示：

　

　帶散熱器的熱電路模型。圖片由英特爾提供。
　這里，θ CS是外殼到散熱器的熱阻，θ SA是散熱器到環(huán)境的熱阻。系統(tǒng)的總結(jié)點(diǎn)至環(huán)境熱阻 (θ JA ) 由下式給出：　
　θ_{JA,系統(tǒng)} = θ_{JC} + θ_{CS} + θ_{SA}
　公式2　
　θ CS決定熱量從封裝表面流向散熱器底部的難易程度。由于封裝和散熱器表面的不平整和不規(guī)則，兩個(gè)表面之間會(huì)形成氣隙。該氣隙對(duì)熱流具有很大的阻力，應(yīng)該避免。為了消除該氣隙，在兩個(gè)表面之間插入熱界面材料 (TIM)。

　

　沒(méi)有（左）和有（右）TIM 的散熱器和 IC 之間的接口比較。改編后的圖像由TTS Group提供　
　TIM 是導(dǎo)熱材料，可以增強(qiáng)散熱器和封裝之間的熱耦合。θ CS是 TIM 熱導(dǎo)率、厚度及其分布面積的函數(shù)。以下等式可用于根據(jù) TIM 屬性計(jì)算 θ CS ：
　θ_{CS} = (\frac{厚度}{面積}) \times \frac{1}{電導(dǎo)率}　
　θ SA指定從散熱器底座到周?chē)h(huán)境的熱阻。這可以在散熱器數(shù)據(jù)表中找到。例如，下圖顯示 Aavid ML26AAG 在 200 英尺/分鐘的風(fēng)速下的熱阻為 10°C/W。

　

　圖片由Aavid通過(guò) Mouser提供。
　假設(shè)特定 IC 的數(shù)據(jù)表熱數(shù)據(jù)為：　
　θJA =  16°C/W
　θJC =  3°C/W
　假設(shè)環(huán)境溫度和結(jié)溫分別為 50°C 和 120°C。并且，IC 消耗 10 W 的功率。此應(yīng)用需要散熱器嗎？ 
　為了確定是否需要散熱器，我們可以使用數(shù)據(jù)表提供的θ JA參數(shù)：　
　T_J = T_A + P \times θ_{JA} = 50 + 10 \times 16 = 210°C
　這超出了預(yù)期的結(jié)溫 (120°C)。因此，需要散熱器。應(yīng)該注意的是，正如前一篇文章中所討論的，制造商在特定測(cè)試條件下測(cè)量 θ JA參數(shù)，這可能與我們的終設(shè)計(jì)有很大不同，并且將數(shù)據(jù)表 θ JA應(yīng)用于特定應(yīng)用的電路板可能無(wú)法為我們提供準(zhǔn)確的估計(jì)設(shè)計(jì)熱性能。然而，來(lái)自幾個(gè)不同制造商（例如Intel和Microsemi）的技術(shù)文檔使用此熱指標(biāo)來(lái)獲得結(jié)溫的一階估計(jì)，并決定是否需要散熱器。
　散熱器的允許熱阻是多少？有了 T J和 T A ，我們就可以計(jì)算出我們?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)到環(huán)境熱阻 θ JA,max ：　
　θ_{JA,max} = \frac{T_J - T_A}{P} = \frac{120 - 50}{10} = 7°C/W　
　將 θ JC = 3 °C/W 和 θ JA,max = 7 °C/W 代入公式 2 中，得出：
　θ_{CS} + θ_{SA} = 4°C/W　
　假設(shè)使用熱阻為 θ CS = 0.4 °C/W 的 TIM，我們得到：　
　θ_{SA} = 3.6°C/W　
　因此，應(yīng)采用熱阻為 3.6 °C/W 或更高的散熱器?！?br>　沒(méi)有散熱器的設(shè)計(jì)怎么樣？
　對(duì)于沒(méi)有散熱器的設(shè)計(jì)，不同的技術(shù)文檔通常給出以下等式：　
　θ_{JA,系統(tǒng)} = θ_{JC} + θ_{CA}　
　其中 θ CA是外殼到環(huán)境的熱阻。該方程將封裝 θ JC與系統(tǒng)熱阻 θ JA,system聯(lián)系起來(lái)。
　這對(duì)于具有金屬封裝的器件來(lái)說(shuō)實(shí)際上是有效的，其中封裝溫度幾乎恒定并且封裝和印刷電路板之間的熱耦合可以忽略不計(jì)。然而，對(duì)于當(dāng)今的塑料或陶瓷封裝，封裝和電路板之間存在顯著的耦合，并且可以在封裝上觀(guān)察到大的溫度梯度。這使得 θ CA成為電路板特性的函數(shù)，并且上述方程值得懷疑。
　因此，在實(shí)踐中，似乎沒(méi)有一種直接的方法可以使用上述方程來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的熱性能。在本系列的下一篇文章中，我們將介紹另一個(gè)常用的熱指標(biāo)：結(jié)到頂部熱表征參數(shù)或 Ψ JT。我們將看到它可以讓我們?cè)谔囟☉?yīng)用環(huán)境中更準(zhǔn)確地估計(jì)結(jié)溫。