Matériaux d'interface thermique (TIM) sont utilisés pour conduire la chaleur entre deux ou plusieurs composants fabriqués thermiquement. Sachant qu'il peut y avoir jusqu'à 90% d'écart dans la zone de contact, la présence de TIM devient critique. Quelle est donc la différence entre les coussinets pour écart thermique et la pâte conductrice thermique ?
L'un des principaux rôles du MIT est de transférer la chaleur au milieu environnant par conduction thermique. Le but ultime de ce processus est de protéger le composant contre les réactions négatives liées à la chaleur. Grâce à l'application du MIT, la chaleur est transférée et dispersée plus efficacement, ce qui évite d'endommager l'équipement ou de dégrader les performances qui peuvent résulter d'une surchauffe.
Les matériaux d'interface thermique doivent posséder deux propriétés essentielles : l'impédance thermique et la conductivité thermique. L'impédance thermique est l'efficacité avec laquelle un matériau transfère la chaleur à la zone environnante, c'est-à-dire l'efficacité avec laquelle il est capable d'induire le transfert de chaleur d'un endroit à un autre. La conductivité thermique, quant à elle, est la capacité naturelle d'un matériau à transférer la chaleur et influe directement sur la rapidité et l'efficacité du transfert de chaleur.
En optimisant ces deux propriétés clés, les matériaux d'interface thermique permettent une dissipation efficace de la chaleur dans les appareils électroniques, garantissant que les composants conservent une plage de température appropriée pendant leur fonctionnement. Cela est essentiel pour améliorer la stabilité des appareils, prolonger leur durée de vie et garantir des performances constantes.
Table des matières
Choisir entre les cales thermiques et la pâte thermique
Lorsqu'il s'agit de choisir entre des cales thermiques et de la pâte thermique, il est essentiel de comprendre la nature et les besoins de l'application. Les matériaux qui remplissent l'interface thermique, tels que les coussinets et la pâte thermique, jouent un rôle important dans différentes applications et ont leurs propres avantages et scénarios.
Coussins de séparation thermique sont des coussinets souples et confortables qui réduisent les contraintes sur les composants et amortissent les vibrations, tout en offrant d'excellentes performances thermiques. Leur conductivité thermique est généralement comprise entre 1 et 6,5 W/mK, tandis que les épaisseurs standard sont généralement comprises entre 0,010″ et 0,200″, mais peuvent être plus importantes. Lors de la sélection d'un matériau de tampon thermoconducteur, il est essentiel de prendre en compte les exigences de conception. Par exemple, les supports en fibre de verre et en aluminium sont des choix courants, tandis que les films Kapton et PEN résistants au cisaillement conviennent également aux applications présentant un risque de cisaillement.
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Coussins de séparation thermique
Le tampon thermoconducteur est un matériau solide, qui est un matériau thermoconducteur d'une épaisseur constante. Ils sont souvent prédécoupés afin d'assurer une épaisseur constante pour les applications suivantes différentes applications. Cela garantit une répartition uniforme de la pression entre les composants. Bien qu'il ne puisse pas combler tous les petits espaces comme la pâte thermique, il est plus facile à installer. En outre, ce matériau est extrêmement résistant aux températures élevées et à la rétention d'humidité. Il est souvent utilisé dans des applications où la facilité d'utilisation et l'isolation électrique sont essentielles.
Avantages des coussinets
Facilité d'application : Les pastilles thermoconductrices sont plus faciles à appliquer que les pâtes à souder qui nécessitent un équipement d'application spécialisé. Il suffit de les placer sur l'application en exerçant une pression relative.
Facilité de fabrication : Les coussinets thermoconducteurs sont utilisés dans les éléments chauffants pour éviter le collage des coussinets, ce qui facilite le travail du fabricant. En revanche, les coussinets thermoconducteurs sont moins susceptibles de sortir de leur position initiale que les pâtes thermoconductrices.
Capacité de dissipation thermique normalisée : Par rapport à la pâte thermique liquide, les tampons thermiques ont une capacité de dissipation de la chaleur plus standardisée sur la surface du tampon, ce qui facilite la normalisation. Les coussinets thermiques réagissent à la température du composant chauffant en se ramollissant après l'application, comblant ainsi l'espace d'interface sur la surface d'application.
Inconvénients des coussinets
Problèmes d'adhérence : Lorsqu'une pastille thermoconductrice adhère à un dissipateur thermique, elle est généralement moulée à l'une des surfaces génératrices de chaleur avec lesquelles elle est en contact. Cela signifie que si le dissipateur thermique ou d'autres composants proches se déplacent, la pastille doit être remplacée.
Usage unique : Les coussins thermiques ne peuvent pas être utilisés plusieurs fois et, une fois retirés, chaque composant doit être manipulé avec beaucoup de soin, en particulier si le coussin adhère à d'autres composants de l'application. Cela peut augmenter le coût et la complexité du processus de fabrication.
Conductivité thermique inférieure: Elle est moins thermoconductrice que la pâte thermique.
pâte conductrice thermique
Pâte thermoconductrice, également connue sous le nom de graisse thermoconductrice ou composé thermique, est un matériau d'interface thermique courant. Il s'agit d'un matériau adhésif qui comble efficacement les petits défauts à l'interface. Par exemple, il peut être utilisé pour combler les espaces d'air entre les éléments chauffants et les dissipateurs de chaleur afin d'améliorer le transfert de chaleur interfacial. Il présente une meilleure conductivité thermique que les autres matériaux d'interface. Il est également moins cher que les coussinets thermiques. Il a également différents types à choisir en fonction des besoins.
Avantages
Plusieurs méthodes d'application : Par rapport aux coussinets thermiques, pâte thermique offre une solution similaire, mais en tant que liquide, elle peut être utilisée de différentes manières. Grâce à des distributeurs (seringues, tubes, etc.), la pâte peut être appliquée directement sur l'unité centrale de traitement (UC) ou le dissipateur thermique, en remplissant même les plus petits espaces d'air interfacial pour assurer un transfert et une conservation efficaces de la chaleur.
Stabilité : Les pâtes thermoconductrices ne s'écoulent pas et restent stables en cas de fortes vibrations. Elles sont capables de conserver leur stabilité dans le temps.
EFFICACITÉ : La capacité de transfert de chaleur étant inversement proportionnelle à la quantité de matériau d'interface thermique utilisé, très peu de pâte thermoconductrice est nécessaire, par exemple THERM-A-GAP GEL30 ou GEL8010. Cela permet d'obtenir une faible impédance thermique à la fois au niveau des interstices minces et des interstices épais, en utilisant des dissipateurs thermiques communs.
Faible dégagement gazeux : Lorsque des produits sont appliqués à proximité de caméras ou d'optiques, il est essentiel de sélectionner une pâte thermique qui réponde aux normes de dégazage de la NASA. Un faible dégazage garantit que le silicone dégazé ne se condense pas sur les caméras ou autres dispositifs optiques.
Inconvénients
LES EXIGENCES TECHNIQUES DE L'APPLICATION : Lors de l'utilisation d'une pâte thermoconductrice, il est important de s'assurer que la totalité de la surface est couverte et qu'une quantité suffisante est utilisée. Même si une quantité moindre est généralement préférable, une quantité insuffisante ne permettra pas de combler correctement les éventuelles fentes d'air.
L'état liquide peut être source de désordre : La nature liquide des pâtes thermoconductrices peut entraîner des dégâts et du gaspillage lors de l'application. Il est donc essentiel de faire preuve d'attention et de précision pour s'assurer que la bonne quantité de pâte thermique est appliquée avec exactitude afin d'éviter tout gaspillage.
Difficile à entretenir : La pâte thermique s'assèche avec le temps en raison de ses faibles propriétés d'hydratation. Elle doit donc être appliquée régulièrement pour maintenir les performances thermiques du composant.
Quelle est la meilleure solution : coussin thermique ou pâte thermique
Puis-je utiliser de la pâte thermique à la place des tampons thermiques ?
La pâte ou le gel thermique peut être une alternative raisonnable aux coussinets thermiques. Par rapport aux plaquettes thermiques, la pâte thermique offre des possibilités d'automatisation, une impédance plus faible (dans le cas de certains matériaux) et la possibilité d'être plus cohérente sur des surfaces irrégulières. L'utilisation de la pâte thermique peut être envisagée dans les situations suivantes :
Augmentation de la demande de production : Si votre production dépasse 5 000 pièces par an, une pâte thermoconductrice peut être un choix plus approprié.
Motifs complexes : Si la conception de la pièce comporte des motifs complexes, la pâte thermique peut s'avérer plus pratique pour les applications automatisées.
Fragilité partielle : Si la pièce est fragile parce que la pâte à braser produit peu de contraintes mécaniques, une pâte thermoconductrice peut être plus appropriée.
Supposons que l'on veuille remplacer un tampon thermique par une pâte thermoconductrice. Dans ce cas, les produits recommandés sont les suivants : Chomerics Therm-a-Gap Gel 75 (conductivité thermique élevée), Gel 30 ou 8010 (utilisé dans les applications automobiles à très faible compression).
Les coussinets thermiques sont-ils meilleurs que la pâte thermique ?
Le choix entre les coussinets thermiques et la pâte thermique n'est pas un choix évident, mais dépend plutôt des besoins spécifiques de l'application. Les coussinets thermiques ont toujours été utilisés pour un large éventail d'applications et sont particulièrement efficaces pour supprimer les vibrations et remplir l'espace. Le fait qu'ils soient appliqués à la main les rend potentiellement plus difficiles en termes de consistance de la surface.
En revanche, la pâte thermique offre des possibilités d'automatisation, une impédance plus faible et la capacité d'assurer une plus grande cohérence sur des surfaces irrégulières. Par conséquent, la pâte thermique peut être plus appropriée lorsque les besoins de production sont plus importants, que la conception de la pièce est plus complexe ou que la fragilité de la pièce est plus élevée.
Dans l'ensemble, le choix dépend des exigences de l'application particulière, et les avantages des plaquettes thermiques et de la pâte thermique doivent être pris en compte ensemble et le choix doit être fait en conséquence.
FAQ
Quelle est la meilleure solution, la pâte thermique ou le coussin thermique ? Il n'y a pas de réponse définitive à cette question et la décision dépendra de votre application spécifique. D'une manière générale, la pâte thermique est plus efficace pour combler les lacunes et améliorer l'efficacité du transfert de chaleur, mais dans certains cas, un tampon thermique peut être plus approprié.
La pâte thermique étant utilisée dans un environnement plus restrictif, il n'est généralement pas possible de remplacer la pâte thermique par une pastille thermique. En revanche, il est possible de remplacer une pastille thermique par une pâte thermique.
Il n'est pas recommandé d'utiliser les coussinets thermiques et la pâte thermique ensemble. En effet, leur utilisation conjointe peut affecter la résistance thermique, ce qui peut entraîner un dysfonctionnement de l'appareil électronique.
Les coussinets thermiques peuvent être utilisés avec n'importe quel substrat et ont une plus large gamme d'applications. En outre, les coussinets thermiques ne s'assèchent pas avec le temps et ne perdent pas leur conductivité thermique. Ils assurent une performance thermique à long terme pour les appareils électroniques.
