所谓热设计就是把电子设备输入的热量降至最低，并提高散热效果，把电子设备内部有害的热量排出到电子设备外部的环境中，获得合适的工作温度，使其不超过可靠性规定的限值，确保设备可靠、安全的工作。电子设备的热设计可分为3个层次。
（1）电子设备机箱、机框及方腔等的系统级别的热设计，即系统级（systems）热设计。
（2）电子模块、散热器、PCB级别的热设计，即封装级（packages）热设计。
（3）元器件级别的热设计，即组件级（components）热设计。
系统级热设计主要研究电子设备所处环境的温度对其影响，环境温度是系统级热设计的重要边界条件。系统级热设计是采取措施控制环境温度，使电子设备在适宜的温度环境下进行工作。

系统级制造商所面对的最大问题就是研发一种散热效率高的机箱、机框及方腔，以使热量可以迅速地导入至环境中。每一种电子设备的设计考虑都是不同的，并且需要清楚地了解电子设备性能和所受的尺寸限制。例如，在金属块和PCB垫片间必须进行可靠和有效的连接。通常，热量通过PCB上的热过孔到达另一层的铜块上，之后，热量再通过导热的方式进入外壳或外部散热器中。

当一个外壳内需要去除大量的热时，需要一个外部散热器，外部散热器扩展了换热表面，便于热量进入空气中。散热器常用的材料是铝或铜。由于散热器和空气之间为对流换热，所以有必要对散热器的几何外形进行优化。优化设计必须考虑散热器周围的空气流动情况，而这一区域的空气流动又受到散热器的影响，这是散热器优化设计所要面对的挑战。散热器的性能取决于材料、翅片数、翅片厚度和基板厚度等参数。铜材料具有很高的热导率，但相同体积下铝的质量更轻，同时价格也更便宜。例如，在一些PCB中通过使用一些基板来提升传热能力，这些基板使用陶瓷或覆有铜、铝或其他材料。

封装级热设计在国外发展较为成熟，出现了电子元器件封装专业。封装级热设计与设备的电路设计、结构设计密切相关。对PCB基材进行适当选择是封装级热设计的重要内容。覆铜箔层压板的种类和特性是PCB设计和制造工艺人员所关心的项目，除了一般要求的强度、绝缘、介质系数等外，对覆铜板的热性能有特殊要求。覆铜板的热性能有两个方面的内容。

（1）覆铜板的耐温特性。环氧玻璃布覆铜箔层压板具有优良的电性能和化学稳定性，工作温度为-230℃～260℃。聚酰亚胺覆铜箔层压板，除上述优良性能外，还具有介电系数小、信号传输延迟小的特点。
（2）覆铜板的导热性能。选用耐高温、导热系数高的材料来作为PCB的材料。在相同的条件下，环氧玻璃布层压板图形导线温度升高可达40℃，而金属芯PCB图形导线温度升高不到20℃，因而金属芯PCB在电子设备中得到了广泛的应用。

电子设备各个部件是由各种不同材料的元器件组成的，如硅芯片、氧化硅绝缘膜、铝互连线、金属引线框架和塑料封装外壳等。这些材料的热膨胀系数各不相同，一旦遇到温度变化，就会在不同材料的交界面上产生压缩或拉伸应力，因此就产生了热不匹配应力，简称热应力。材料热性质不匹配是产生热应力的内因，而温度变化是产生热应力的外因。