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散热器挑选，该吃透这四个参数
我们经常在电器或电脑中，发现散热器，它是一种给电器或电脑中的易发热元器件散热的装置，大多数由铝合金，黄铜或青铜做成板状、片状、多片状等。如电脑中CPU中央处理器要使用相当大的散热器。元器件发出的热量传导到散热器上，再经散热器散发到周围空气中去。那么，应该如何挑选合适的散热器呢?
散热器主要用来保证元器件工作温度维持在元器件手册提供的最高允许温度以下。大部份情况下，最合适的散热器并不是最贵和最大的，反而是能够提供最佳散热性能的，故此，先了解散热器的基本参数，至关重要。
散热环境：强制气流 vs. 自然条件
挑选散热器时，有必要先知道元器件工作时的散热环境。散热环境可简单分为“强制气流”和“自然条件”。“强制气流”是指一般通过风扇或鼓风机引发的气流帮助散热，以“LFM”作单位。 “自然条件”是指传热仅依靠散热器周围的自由流动气流，以“°C / W”作单位。
图1，在DigiKey 搜索器可以找到不同散热器的不同强制气流时的热阻和自然条件下的¬¬热阻
很多时候，你可以从数据表里找到如图2的散热图(Aavid散热器, 590102B03600G) ，大部份生产商将两个不同散热图组合起来以节省空间，每条曲线上会有小箭头指示该曲线对应哪个轴。
图2，AAvid散热器, 590102B03600G
- 带橙色小圈的小箭头曲线
这是在自然条件下，散热器的散热性能表现。从左下角开始，横轴代表散（W），垂直左轴代表散热器安装表面温度高于环境温度（°C）。
- 带红色小圈的小箭头曲线
这是在强制气流下，散热器的散热性能表现。从右上角开始，横轴表示气流速度 (LFM, 英尺/分钟)，纵轴代表散热片的热阻（°C / W）。
散热器的热阻
知道散热环境后，我们可以尝试计算散热器的热阻，即是“Thermal Resistance”，它是反映阻止热量传递的能力的综合参量，较低的热阻数值意味着更有效的传热。热阻的单位是“°C/W”，即物体持续传热功率1W时，导热路径两端的温差。对散热器而言，导热路径的两端分别是发热装置（如CPU）与环境空气。我们可以透过以下公式来计算:
R= 散热器的热阻
RΘj= 连接点与元器件外壳之间的热阻
Ts= 元器件最大结温 (ºC)
Ta = 环境温度 (ºC)
Pd = 元器件最大功率 (W)
一般情况下，可以从数据表里或生产商得到Ts、Pd和Rθj的参数，Ta则是用户自己定义的参数。在应用选料时，所选散热器的热阻必须等于或少于R值，以确保所挑选的散热器工作在规定的工作温度范围内。
散热片密度
选择散热器时需要考虑许多参数，但必须留意其中一个关键的参数——散热片密度。在平面散热器的散热片中，最佳散热片间距与两个参数有着强烈相关：气流速度和散热片受气体流动方向的宽度。
典型散热器的平均性能与垂直于受气体流动方向的散热器宽度成线性比例。因此，建议选择散热器垂直于受气体流动方向的宽度长些，有助散热。
接合方法
市场上有不同散热片接合方法可供选择。最常用的方法包括：粘合剂、推脚(或推针)和夹子。下表列出了每种接合方法的一些设计注意事项。
总结
为了保证散热器能够提供的最高效率，挑选合适的散热器时，请注意以下基本参数：
- 散热环境
- 需要散热器的热阻数值
- 散热片的密度
- 接合方法
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关于此作者
Barley Li是DigiKey在香港的应用工程师，负责分享解决方案和业内技术，以协助客户进行项目设计。他拥有超过10年的全球电子销售经验，并曾为半导体制造商准备过产品简介和应用说明。Barley毕业于香港城市大学的电子工程系，在空闲的时候，他喜欢和他的儿子一起建玩具模型和玩球类游戏。
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