1.1.1　导热

热传导是同一介质或不同介质间，由于温差所产生的导热现象[1,2]。导热现象的规律已经被总结为傅里叶定律。对于通过平板的一维导热问题，单位时间内通过给定面积的热流量与温度梯度及垂直于导热方向的截面积成正比，即

式中，Q为热传导的热流量（W）；λ为材料的热导率（W/（m·K）），也称为导热系数；A为垂直于导热方向的截面积（m2）；为沿等温面法线方向的温度梯度（K/m）；负号表示热量传递的方向与温度升高的方向相反。

从式（1-2）可以看出，如果要增强热传导的散热量，可以提高热导率，选择热导率高的材料，增大导热方向的截面积等。

不同材料的热导率不同，其热传导作用也不同。材料的热传导能力与热导率（K）、导热方向的截面积和温差成正比，与导热的长度和材料厚度成反比。IPC标准提供的不同材料的热导率[4]见表1-1。国标GB/T 31845——2015《电工电子设备机械结构热设计规范》附录B提供的不同材料的热导率见表1-2。常见材料的热导率也可以通过一些热仿真软件查询，如ANSYS Icepak等。

表1-1　IPC标准提供的不同材料的热导率

表1-2　国标GB/T 31845——2015提供的不同材料的热导率

通常来说，金属的热导率较高，非金属次之，液体较低，气体最低。例如，常温下纯铜的热导率高达400W/（m·K），纯铝的热导率为236W/（m·K），水的热导率为0.6W/（m·K），而空气仅为0.025W/（m·K）左右。传导散热需要有较高热导率的材料或介质，常用铝合金或铜作为散热器材料。对于大功率器件，可以外加材料厚度较厚的散热器。