隨著電子設備朝向高效能、小型化與高整合度發展，散熱設計的思維也正快速轉變。過去電子產品的熱管理，多半仰賴機殼內部的空氣對流來進行冷卻；然而，在現今高功率密度與高度密集組裝的裝置中，傳統以對流為主的散熱方式已逐漸面臨極限。
在早期的散熱架構中，半導體晶片所產生的熱能，一部分透過散熱片傳導，另一部分則經由基板傳導至外殼。散熱器的熱量再藉由自然對流或風扇所產生的強制對流釋放至大氣中，同時也有部分熱能透過熱輻射傳遞至外殼表面。整體而言，散熱的最終出口仍以「向大氣散熱」為主。
然而，現今電子設備，尤其是智慧型手機與平板裝置，內部空間被零件緊密填滿，幾乎不存在有效的空氣流道，使得對流散熱受到嚴重限制。散熱設計的重心因而逐漸從「對流」轉向「熱傳導」，也就是以基板與結構件作為主要的散熱路徑。
在這樣的架構下，線型電阻或高功率元件不再是將熱直接散逸至空氣中，而是透過表面實裝方式，將熱能傳導至基板，再由基板將熱擴散至中框、盒狀底盤或外殼，最終再釋放至大氣，甚至傳導至使用者的手部或臉頰。這也使得熱導板、TIM（Thermal Interface Material）等傳熱材料的重要性日益提升。
在實務上，表面溫度（Tc）雖然容易量測，但由於主要散熱途徑已轉為基板熱傳導，僅依靠表面溫度來推估接面溫度（Tj）已不再可靠。再加上近年來功率密度快速增加，甚至出現功率密度超越微處理器的晶片電阻器，使得熱點（Hot Spot）數量增加，熱行為更加複雜。
同時，行動裝置幾乎全天候貼身使用，市場對於電池容量的需求持續提高，而在尺寸受限的前提下，往往只能透過增加電池體積來因應。這使得散熱裝置必須同時滿足「薄型、輕量、低成本」等條件，進一步加劇散熱設計的難度。
目前散熱設計所面臨的挑戰包括：功率密度提升導致熱點增加、難以僅透過環境溫度預測元件溫度、基板熱設計的重要性大幅提高、溫度量測困難度上升，以及基板結構日益複雜，導致實測結果與模擬結果出現落差。
從熱學基礎來看，散熱設計主要涉及三種熱傳機制：熱傳導、熱傳遞與輻射。熱傳導依據傅立葉定律(Fourier's law)，溫差越大，熱流量越高；熱傳遞則依牛頓冷卻定律(Newton's law of cooling)，與流體狀態密切相關；而輻射則遵循史蒂芬-波茲曼定律(Stefan-Boltzmann law)，即使在真空中也能進行熱能交換。
總結而言，現代散熱設計的核心在於：增加傳熱面積、提升熱導率，並有效降低系統內部溫度。在對流受限的裝置環境中，如何善用熱傳導路徑，已成為電子設備熱管理成敗的關鍵。