Guide des matériaux d'interface thermique
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Matériaux d'interface thermique (MIT)Les fibres optiques jouent un rôle essentiel dans la conduction de la chaleur entre deux ou plusieurs surfaces solides.
C'est comme le sandwich parfait : au moment où vous pensez l'avoir préparé, vous le croquez et il est vide. Les matériaux d'interface thermique sont semblables aux éléments cachés d'un sandwich. Ils jouent un rôle essentiel.
Les matériaux d'interface thermique jouent un rôle important dans la sécurité et la fonctionnalité des composants électroniques. Ils comblent l'espace entre deux surfaces, améliorent l'efficacité du transfert de chaleur et protègent les composants électroniques. Ils améliorent ainsi les performances de l'ensemble du système de gestion thermique.
Dans ce guide sur les matériaux d'interface thermique, nous vous aiderons à comprendre les concepts de base des matériaux d'interface thermique. Nous expliquerons également les différents types de matériaux. Enfin, nous aborderons les facteurs clés à prendre en compte lors de la sélection d'un MIT pour une application spécifique.
Table des matières
Qu'est-ce qu'un matériau d'interface thermique ?
Les matériaux d'interface thermique (MIT) jouent un rôle clé dans la gestion thermique des appareils électroniques. Ils constituent une solution de gestion thermique passive rentable et économe en énergie. Les MIT sont conçus pour maintenir efficacement la température de fonctionnement des appareils et des composants électroniques.
Il existe une large gamme de MIT. Il s'agit notamment de matériaux à changement de phase, de matériaux de remplissage et de graisses thermoconductrices. Il existe également des matériaux moins courants.
Ils sont conçus pour transférer la chaleur entre les surfaces de deux ou plusieurs composants électroniques. Ils jouent un rôle essentiel dans le maintien de la température des appareils électroniques.
Types de matériaux d'interface thermique
Diverses interfaces thermiques sont utilisées pour répondre aux besoins spécifiques de gestion thermique dans différents secteurs. Les types les plus courants sont les rubans thermoconducteurs, les graisses, les gels, les adhésifs thermoconducteurs, les tampons diélectriques, les matériaux à changement de phase et les matériaux avancés. Nous présentons ici les principaux types de matériaux afin de vous aider à faire des choix éclairés pour différentes applications.
Rubans thermoconducteurs
Les rubans thermoconducteurs sont utilisés dans une large gamme d'applications. Ils sont utilisés comme connexion de dissipation thermique avec une stabilité mécanique et des propriétés adhésives.
Les rubans thermoconducteurs ne nécessitent qu'une pression pour fonctionner. Ils ont des exigences matérielles très faibles par rapport à d'autres matériaux d'interface alternatifs.
Les gens l'utilisent couramment pour coller les lampes LED et les boîtiers de semi-conducteurs sur les surfaces des dissipateurs thermiques. Cependant, il n'est généralement pas adapté aux boîtiers Ball Grid Array (BGA) dont la surface supérieure est concave.
Pâtes, mastics, gels et graisses
Ces produits sont fabriqués à l'état fluide à température ambiante. Ils sont utilisés pour remplir des surfaces irrégulières ou des espaces entre des surfaces sans contact. Les graisses sont appliquées en couches minces pour réduire la résistance thermique entre les surfaces.
Ces produits sont généralement conçus pour être non conducteurs au départ, ou conducteurs en fonction des besoins. Toutefois, leur utilisation dans des équipements électroniques nécessitant une isolation est susceptible de poser des problèmes. Les ingénieurs doivent être informés des problèmes potentiels bien à l'avance.
Matériaux à changement de phase
Matériau à changement de phase (PCM) passent de l'état solide à l'état liquide à des températures plus basses, généralement comprises entre 131 et 149°F. Ils constituent une alternative aux matériaux d'interface à base de graisse.
Leurs propriétés uniques de changement de phase les rendent plus faciles à manipuler et à traiter. Ils conservent également les propriétés de mouillage des fluides à des températures de fonctionnement plus élevées.
Cette propriété permet à PCM de réaliser un processus manuel plus soigné sans problèmes de séchage. De plus, ils peuvent être pré-assemblés à l'avenir.
Adhésifs liquides et d'enrobage
Les adhésifs thermiques sont des colles conçues pour gérer le transfert simultané de chaleur. Ils peuvent se présenter sous forme de rubans ou de feuilles sensibles à la pression, ou sous forme de liquide durci. Les composés d'enrobage thermique sont principalement utilisés pour fournir une encapsulation protectrice. Ils permettent également le transfert de chaleur de l'intérieur du système vers l'enceinte. Les composés d'enrobage à chaud peuvent présenter diverses propriétés adhésives et mécaniques après durcissement, certains conservant même une texture caoutchouteuse et souple lorsqu'ils sont complètement durcis.
Matériaux avancés
Il s'agit d'un nouveau type de matériau thermoconducteur. Il est basé sur une composition relativement nouvelle de matériaux thermiques. Ces matériaux sont basés sur le graphite pyrolytique, qui possède des propriétés anisotropes inhabituelles.
Ces matériaux conviennent pour transférer la chaleur dans des espaces restreints. Ils sont également flexibles et modérément conducteurs.
Ils sont particulièrement utiles pour les appareils et les applications grand public modernes. Des solutions de gestion thermique de haute qualité sont demandées.
Remplissage : considérations dimensionnelles
Lors de la sélection du matériau d'interface thermique approprié, il convient de comprendre en détail les dimensions de l'application. Évitez de prendre de mauvaises décisions, en particulier lorsque vous comblez des lacunes. L'interface thermique est le minuscule espace entre le dissipateur thermique et le composant. Le matériau conducteur thermique utilisé à cet endroit est le TMI.
Les interfaces thermiques sont généralement très petites, mesurées en microns. Les applications de comblement d'espace sont davantage concernées par la distance entre l'élément et le boîtier métallique qui entoure l'assemblage électronique. Cette distance est généralement mesurée en millimètres.
La différence de dimension entre les millimètres et les microns est essentielle pour la performance du matériau thermoconducteur choisi. Le choix d'un matériau thermoconducteur approprié peut contribuer à minimiser le risque de surchauffe des appareils électroniques.
Lors du choix d'un matériau de remplissage, il faut s'assurer qu'il est conducteur et suffisamment étroit pour l'application. De nombreux matériaux de remplissage sont fabriqués en silicone, car cette matière est variable et thermoconductrice. En outre, certains coussins thermiques peuvent contenir des poudres de céramique pour améliorer la conductivité thermique.
Les époxy et les caoutchoucs, comme les caoutchoucs de silicone, ont généralement une faible conductivité thermique. Ils sont donc principalement utilisés pour isoler électriquement les appareils. Ils sont également utilisés pour coller les dispositifs lors de la dissipation de la chaleur. Lors de la sélection d'un matériau pour combler un espace, il convient d'accorder une attention particulière à sa conductivité thermique et à son adéquation.
Pads et pâtes thermoconductrices
Lorsqu'il s'agit de choisir un matériau thermoconducteur, il existe une grande variété d'options, telles que les tampons et les pâtes thermoconductrices. Le choix du type de matériau thermoconducteur dépend de facteurs tels que l'application, la conception de la production et les propriétés clés à atteindre.
Le choix du tampon thermique ou de la pâte thermique dépend de la nécessité de fixer le dissipateur thermique en place à l'aide d'un matériau d'interface. Si c'est le cas, un composé de liaison, tel qu'un tampon thermoconducteur, peut être un meilleur choix.
Les tampons thermoconducteurs offrent un avantage supplémentaire. Ils sont souvent prédécoupés à la bonne taille pour garantir une application plus aisée.
Cependant, il est important de noter que les deux options introduisent une couche d'interface plus épaisse et une résistance thermique plus élevée. Lorsque l'on évalue les options, il faut tenir compte des exigences de performance du composé choisi. Il faut également tenir compte de la connaissance des conditions d'application.
Des exigences thermiques et des conditions environnementales différentes peuvent rendre l'une ou l'autre option plus adaptée à une situation particulière.
Choisir le bon TIM pour votre application
Tenez compte des propriétés clés suivantes lorsque vous choisissez le matériau d'interface thermique (MIT) adapté à votre application.
Conductivité thermique : La conductivité thermique d'un MIT est un indicateur clé de la quantité de chaleur que le MIT peut transférer à travers l'interface. Les matériaux ayant une conductivité thermique plus élevée offrent généralement de meilleures performances en matière de transfert de chaleur. Il s'agit d'un facteur important à prendre en compte lors de la comparaison de différents matériaux TIM.
Facilité d'application et d'installation : Les coûts d'application et d'installation influencent également le choix du MIT. Par exemple, l'utilisation d'un composé d'enrobage comme MIT nécessite des processus supplémentaires pour sécuriser les composants. Cela prolonge le temps d'assemblage. À ce stade, il se peut que le ruban thermoconducteur soit une meilleure option. Par conséquent, lors du choix d'un MIT, le coût global doit également être pris en compte.
Fiabilité des performances : Le MIT doit fonctionner de manière constante et fiable tout au long du cycle de vie de l'appareil électronique. Ceci est particulièrement important pour les applications qui nécessitent une fiabilité à long terme. Par exemple, l'avionique et les équipements de télécommunications. Par conséquent, le MIT doit être sélectionné de manière à garantir sa fiabilité et sa stabilité. Il doit fournir un support durable pour maintenir les performances optimales de l'équipement électronique.
Compatibilité avec les matériaux des dissipateurs thermiques : La compatibilité est un facteur qui peut être facilement négligé. Dans certains cas, elle peut être à l'origine de problèmes importants. La vérification de la compatibilité du MIT avec les adhésifs thermiques ou les matériaux des dissipateurs thermiques utilisés est une tâche importante. Elle permet d'éviter d'éventuels effets indésirables.
Facteurs environnementaux : Les facteurs environnementaux et les variations thermiques potentielles doivent être pris en compte avant de choisir un MIT. Vérifiez les performances du MIT dans différentes conditions environnementales. Assurez-vous que le MIT fonctionne de manière fiable dans différents environnements.
Applications des matériaux d'interface thermique
Les matériaux d'interface thermique sont un élément clé des systèmes de gestion thermique efficaces. Ils sont utilisés dans un large éventail d'industries pour assurer une dissipation efficace de la chaleur des appareils électroniques et prévenir les surcharges de température localisées. Voici quelques-unes des principales industries dans lesquelles les matériaux d'interface thermique sont utilisés :
Télécommunications : Les équipements de l'industrie des télécommunications fonctionnent généralement dans des environnements hautement intégrés et à forte densité de puissance. Les MIT sont utilisés dans les stations de base et les équipements de communication des télécommunications. Ils sont également utilisés dans les équipements de communication par fibre optique. Les MIT garantissent que la chaleur est efficacement transférée et dissipée de cet équipement, ce qui permet de maintenir des températures de fonctionnement sûres.
Serveurs : Les équipements informatiques à haute performance des serveurs et des centres de données génèrent beaucoup de chaleur. Les TIM jouent un rôle important dans l'unité centrale de traitement (CPU) du serveur, l'unité de traitement graphique (GPU) et d'autres composants de dissipation de la chaleur. Ils maintiennent la stabilité et les performances de l'équipement.
Jeux : Les processeurs graphiques haute performance utilisés dans l'industrie du jeu nécessitent un système de gestion thermique efficace pour éviter la surchauffe de l'appareil. Les TIM sont largement utilisés dans les consoles de jeu, les cartes graphiques et d'autres appareils de jeu. Ils veillent à ce que ces appareils conservent des températures de fonctionnement adéquates sous des charges élevées.
Automobile : Les automobiles modernes intègrent un nombre croissant de dispositifs électroniques. Il s'agit notamment des unités de contrôle du moteur, des systèmes d'infodivertissement et des technologies d'aide à la conduite. Les MIT garantissent le bon fonctionnement de ces composants électroniques dans une large gamme de conditions de température à l'intérieur du véhicule.
Aérospatiale : Le secteur aérospatial est très exigeant en ce qui concerne le contrôle de la température des équipements électroniques. Les MIT jouent un rôle clé dans les compartiments électroniques, les systèmes de navigation et les équipements de communication des avions et des engins spatiaux. Ils garantissent un fonctionnement fiable de l'équipement dans des environnements extrêmes.
Conclusion
Les matériaux d'interface thermique (MIT) sont un élément essentiel dans plusieurs industries. Ils fournissent un support fiable pour des systèmes de gestion thermique efficaces. Des télécommunications aux serveurs, en passant par les jeux, l'automobile et l'aérospatiale, leur rôle n'est pas négligeable. Ils veillent à ce que les appareils électroniques puissent dissiper efficacement la chaleur dans des environnements à haute puissance et à haute performance. Ils empêchent également les surcharges de température localisées et maintiennent une plage de température de fonctionnement sûre pour l'équipement.
En tant que fabricant professionnel, Trumonytechs travaille en étroite collaboration avec ses clients. Ils comprennent leurs préférences en matière de types de matériaux et d'applications. Ils testent constamment. Nous nous engageons pleinement à aider nos clients à trouver le MIT le mieux adapté à leurs besoins. Nous nous engageons à fournir des produits de haute performance/qualité.