À mesure que la technologie des appareils électroniques progresse, une gestion thermique efficace devient essentielle. Qu'il s'agisse d'un véhicule électrique (VE), d'un système de stockage d'énergie (ESS) ou d'appareils électroniques grand public, le maintien des composants à la bonne température garantit performance, fiabilité et longévité. Coussinets thermiques jouent un rôle important dans matériaux d'interface thermique (TIM). Qu'est-ce qu'un coussin thermique ? Comment fonctionne-t-il ? Pourquoi est-il si important pour votre projet ?
Trumonytechs est une entreprise de haute technologie issue de l'université Jiao Tong de Shanghai, spécialisée dans les véhicules électriques, les systèmes de stockage d'énergie et les technologies de transfert de chaleur. Nous avons fourni des solutions diversifiées à plusieurs industries, couvrant les nouvelles énergies (en particulier les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie), les transports, l'électronique grand public et les communications 5G. Dans cet article, nous vous proposons une analyse approfondie de la définition, des fonctions, des types, des avantages, des inconvénients et des applications des pastilles thermoconductrices, ainsi qu'une combinaison de l'expérience de Trumonytechs pour vous aider à sélectionner la solution de gestion thermique la plus appropriée.
Table des matières
Pourquoi les coussins thermiques sont-ils essentiels ?
La chaleur est le tueur invisible des appareils électroniques, qu'il s'agisse d'unités centrales très chargées ou de modules de batteries de véhicules électriques. La surchauffe peut entraîner une dégradation des performances et même endommager l'appareil. À mesure que les appareils deviennent plus petits et que les besoins en énergie augmentent, la dissipation de la chaleur devient encore plus problématique. Les coussinets thermiques, en tant qu'outil de gestion thermique simple et efficace, peuvent transférer rapidement la chaleur de la source de chaleur au dissipateur thermique afin de garantir un fonctionnement stable du système. Trumonytechs a largement appliqué coussinets thermiques dans le système de gestion thermique des batteries de véhicules électriques (BTMS) et l'infrastructure 5G pour aider les clients à obtenir un meilleur contrôle thermique. Nous allons maintenant examiner plus en détail le fonctionnement des coussinets thermiques.
Qu'est-ce qu'un coussin thermique ?
Un tampon thermoconducteur est généralement constitué de silicone, de paraffine ou d'autres substrats flexibles avec des charges thermoconductrices (par exemple, oxyde d'aluminium, oxyde de zinc, nitrure de bore ou fibre de carbone) afin d'améliorer la conductivité thermique. Il est généralement placé entre un composant générant de la chaleur (tel qu'un processeur, un processeur graphique ou un transistor de puissance) et un dissipateur thermique pour combler les minuscules espaces d'air - l'air est un mauvais conducteur de chaleur - et améliorer de manière significative l'efficacité du transfert thermique.
Les coussins thermiques fonctionnent grâce à leur souplesse. Même si la surface semble plane, il existe des irrégularités au niveau microscopique où l'air peut être piégé et entraver le flux de chaleur. Un tampon thermoconducteur s'adapte à la surface sous une légère compression et comble ces vides, réduisant ainsi la résistance thermique (en °C/W). Sa conductivité thermique (W/m-K) varie généralement de 1,0 à 45,0, en fonction du matériau et de la conception, et peut répondre aux besoins d'applications allant de l'électronique générale à l'électronique de puissance.
Vous souhaitez en savoir plus sur la manière d'optimiser la gestion thermique de votre véhicule électrique ou de votre système de stockage d'énergie ? Remplissez le formulaire ci-dessous et notre équipe d'experts vous contactera pour une consultation gratuite.
Rôle et applicabilité des tampons thermoconducteurs
Le rôle des plaquettes thermiques dans la dissipation de la chaleur ne peut être sous-estimé. Dans les ordinateurs exécutant des applications à forte charge, l'accumulation de chaleur peut entraîner des pannes du système. Dans les véhicules électriques, la surchauffe de la batterie peut réduire sa durée de vie. Les coussinets thermiques aident à refroidir les équipements en fournissant un chemin stable pour le transfert de chaleur, et les études de cas des clients de Trumonytech montrent que l'application de coussinets thermiques de haute qualité dans les modules de batterie des véhicules électriques peut réduire efficacement les températures et donc prolonger la durée de vie de la batterie.
Les coussinets thermoconducteurs sont utilisés dans un large éventail de scénarios, comprenant principalement
Nouvelle énergie : EV BTMS, système de stockage d'énergie, refroidissement de la batterie.
Produits électroniquesLes produits de l'UE sont les suivants : smartphones, ordinateurs portables, éclairage à LED.
Domaine industriel : automobile, télécommunications, électronique de puissance.
Communication 5G : la gestion thermique des équipements à haute fréquence.
Par rapport aux autres MIT, les plaquettes thermoconductrices présentent des avantages uniques :
Pâte thermoconductrice : une conductivité thermique élevée, mais des fuites faciles, un contrôle difficile et une défaillance possible en cas d'utilisation prolongée.
Métal liquide : excellente conductivité thermique, mais coût élevé et conductivité, risque de court-circuit.
Analyse des avantages et des inconvénients des coussins thermiques
Avantages :
Dissipation efficace de la chaleur : une large gamme de conductivité thermique (par exemple N-B Supermax jusqu'à 15 W/m-K). Il peut transférer rapidement la chaleur de la source de chaleur au dissipateur thermique, ce qui permet de maintenir l'équipement à basse température.
Facile à installer : ne nécessite pas d'équipement de précision et peut être facilement découpé à la taille requise. Il convient mieux à la production de masse que la pâte thermique.
Forte durabilité : Il résiste bien aux cycles thermiques et a une durée de vie de plus de 5 ans. Il ne durcit pas facilement et n'attire pas la poussière. Il convient donc aux applications à long terme.
Isolation électrique : la plupart des les tampons thermiques (par exemple à base de silicone) ont des propriétés d'isolation électrique pour éviter les courts-circuits, particulièrement adapté aux environnements sous tension.
Amortissement des vibrations : Les coussinets souples à base de silicone amortissent les vibrations et protègent les composants délicats, ce qui est particulièrement important dans les véhicules électriques (VE).
Le rapport coût-efficacité : Dans les applications à grande échelle, les tampons thermiques sont plus rentables que la pâte thermique et n'ont pas besoin d'être remplacés aussi souvent.
Inconvénients :
Coût plus élevé : Les modèles à haute performance (par exemple, fibre de carbone ou tapis à changement de phase) peuvent être plus coûteux, ce qui augmente l'investissement initial.
Non réutilisable : Contrairement à la pâte thermique, les tampons thermiques doivent être remplacés par de nouveaux tampons après le démontage.
Limites de performance : Bien qu'ils soient plus efficaces en termes de conductivité thermique, ils ne sont pas aussi efficaces que les métaux liquides et l'épaisseur doit être choisie avec précision - une épaisseur trop importante réduira l'efficacité.
Manque de compressibilité: Par rapport à la pâte thermique, les tampons thermiques sont légèrement moins aptes à combler les espaces minces et exigent un degré plus élevé de planéité de la surface.
Guide du coussin thermique
Méthodes et conseils d'installation
Nettoyer la surface : Utilisez de l'alcool pour essuyer soigneusement le vieux TIM, la graisse et les taches afin de vous assurer que la surface de contact est propre.
Mesure de la coupe : Découpez le coussin thermique en fonction de la taille du composant (par exemple, module de batterie, CPU ou GPU). Laissez une marge de 0,5 mm pour tenir compte de la dilatation thermique.
Ajustement et installation : Décollez un côté du film protecteur et appuyez-le doucement sur la source de chaleur pour vous assurer qu'il n'y a pas de bulles d'air. Retirez ensuite l'autre face du film, montez le dissipateur thermique et appliquez une pression uniforme.
Optimiser les contacts : Appliquer une pression appropriée (généralement 10-20 PSI) pour améliorer l'effet de remplissage. Éviter toute déformation du joint due à une force excessive.
Pour les surfaces irrégulières, choisissez un tampon de silicone plus souple (par exemple la série Sur-Seal Sur-Cool) pour une meilleure "mouillabilité". Dans les environnements à haute température (par exemple, les batteries de véhicules électriques), nous recommandons d'utiliser des joints ayant une large plage de température (par exemple, N-B Supermax de -60°C à 220°C).
Erreurs courantes d'utilisation et d'évitement
- Évitez d'empiler plusieurs couches de pastilles thermoconductrices, ce qui augmenterait les espaces d'air et réduirait l'efficacité de la conductivité thermique.
- Ne mélangez pas les MIT, par exemple en associant des tampons thermiques à de la pâte thermique, ce qui pourrait entraîner un flux de chaleur inégal ou même endommager l'appareil.
- Choisissez la bonne épaisseur, une épaisseur trop fine ou trop épaisse affectera l'effet de conduction de la chaleur.
- La négligence de la préparation de la surface affectera l'effet de laminage et réduira la performance de dissipation de la chaleur.
Types et sélection des coussins thermiques
Il existe de nombreux types de tampons thermiques, chacun ayant des caractéristiques et des applications uniques. Voici un résumé des principaux types :
Coussinets thermiques en silicone (conductivité thermique: 1,0-15,0 W/m-K) : souple, isolant électrique, adapté à des scénarios d'usage général tels que les ordinateurs portables, les modules de batterie EV et les cartes VGA. Non corrosif, non durcissant pour une utilisation à long terme, facile à couper.
Coussin thermique en graphite (conductivité thermique : élevée, en fonction de la conception) : ultra-mince, conductivité thermique élevée, adapté aux équipements de stations de base 5G et aux microcontrôleurs. Nécessite une surface lisse, adaptée à l'usinage de précision.
Coussinets thermiques en fibre de carbone (conductivité thermique: 15,0-45,0 W/m-K) : fibre de carbone orientée, adaptée aux exigences de puissance élevées, couramment utilisée dans les BTMS des VE et les ESS à forte charge, légère, conforme à la tendance de légèreté des VE.
Tampons thermiques sans silicone (conductivité thermique : 1,0-6,0 W/m-K) : évite la contamination par le silicium, non corrosif, convient aux environnements sensibles tels que les équipements médicaux, les capteurs optiques et les instruments de précision.
Tampon conducteur thermique à changement de phase (Conductivité thermique : 1,8-8,0 W/m-K) : Passe de l'état solide à l'état liquide entre 45°C et 55°C, bonne mouillabilité, très faible résistance thermique, convient aux scénarios à forte chaleur tels que les CPU, les GPU et les MOSFET.
Chaque type de pad thermique peut fournir des solutions de gestion thermique ciblées en fonction des exigences de conductivité thermique, de l'environnement de travail et des scénarios d'application.
Comment choisir le bon coussin thermique
Conductivité thermique : 1-6 W/m-K pour les dispositifs de faible puissance, 15 W/m-K ou plus pour les dispositifs de forte puissance (par exemple, les batteries des véhicules électriques).
Température de fonctionnement : Pour des conditions extrêmes (par exemple de -60°C à 220°C), choisissez le type N-B Supermax.
Épaisseur et écart : Mesurer l'espace entre les composants et sélectionner l'épaisseur correspondante (par exemple, 1,5 mm ou 2 mm).
Exigences environnementales : Choisissez des tampons sans silicone pour les situations délicates, des tampons en fibre de carbone ou à changement de phase pour des performances élevées.
D'autres matériaux (acrylique, polyester, aluminium, fibre de verre, etc.) peuvent être utilisés pour répondre à des besoins spécifiques, et Trumonytechs propose un service sur mesure pour vous aider à les adapter précisément.
Optimisation de la gestion thermique avec Trumonytechs
Plus qu'un simple outil de refroidissement, les coussinets thermiques sont un choix stratégique pour améliorer la fiabilité et l'efficacité de votre équipement. Leur facilité d'utilisation, leur efficacité et leur large gamme de types en font la solution idéale pour la gestion thermique moderne. Qu'il s'agisse de Surchauffe de la batterie du VE ou ESS, les coussinets thermiques sont là pour vous.
Avec 20 ans d'expérience dans le domaine du transfert de chaleur, Trumonytechs propose des solutions innovantes et rentables de matelas thermique qui permettent de réduire les coûts de BTMS et d'améliorer les performances de gestion thermique. Contactez-nous dès aujourd'hui (#) pour obtenir des échantillons, une assistance technique ou une solution personnalisée afin de contribuer à la réussite de votre projet !
