{"id":33637,"date":"2026-08-31T09:25:20","date_gmt":"2026-08-31T09:25:20","guid":{"rendered":"https:\/\/trumonytechs.com\/?p=33637"},"modified":"2026-09-28T02:55:54","modified_gmt":"2026-09-28T02:55:54","slug":"progres-dans-les-materiaux-dinterface-thermique-sans-silicone","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.trumonytechs.com\/fr\/advances-in-silicone-free-thermal-interface-materials\/","title":{"rendered":"Progr\u00e8s dans les mat\u00e9riaux d'interface thermique sans silicone"},"content":{"rendered":"

Les mat\u00e9riaux d'interface thermique sans silicone trouvent leur place dans les packs de batteries d\u00e8s lors que les fuites ou le d\u00e9gazage du silicone risqueraient de compromettre le chemin thermique entre la cellule et le liquide de refroidissement. Pour un ing\u00e9nieur thermique en charge des packs de batteries, la question est simple\u00a0: cet assemblage comporte-t-il des surfaces, des capteurs ou des joints coll\u00e9s susceptibles d'\u00eatre d\u00e9grad\u00e9s par une contamination au silicone\u00a0? Et une chimie sans silicone peut-elle garantir la conductivit\u00e9 thermique malgr\u00e9 les interstices et le vieillissement du module\u00a0? Cet article pr\u00e9sente les avanc\u00e9es r\u00e9alis\u00e9es dans le domaine des mat\u00e9riaux sans silicone. mat\u00e9riaux d'interface thermique<\/a>, comment ils se comparent aux types en silicone sur les variables qui d\u00e9terminent la s\u00e9lection, et o\u00f9 ils s'int\u00e8grent dans un v\u00e9hicule \u00e9lectrique refroidi par liquide ou un syst\u00e8me de stockage d'\u00e9nergie.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Pourquoi les suintements et le d\u00e9gazage du silicone menacent le circuit thermique de la batterie<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le mode de d\u00e9faillance r\u00e9current des mat\u00e9riaux d'interface thermique en silicone est la migration. Les siloxanes de faible masse mol\u00e9culaire peuvent se volatiliser ou s'\u00e9chapper sous l'effet de la chaleur, de la compression et des basses pressions, puis se red\u00e9poser sur les surfaces voisines. Dans un module de batterie, le flux thermique s'\u00e9tend de la paroi de la cellule \u00e0 une plaque froide en passant par le mat\u00e9riau d'interface. L'huile qui s'infiltre sur la surface d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 de la plaque froide, la lentille d'un capteur ou un circuit imprim\u00e9 peut alors r\u00e9duire la r\u00e9sistance de surface et la tension de claquage, ou encore perturber les op\u00e9rations de collage et de nettoyage ult\u00e9rieures. Plusieurs sources d\u00e9crivent ce m\u00eame m\u00e9canisme, ce qui en fait une contrainte de conception \u00e0 prendre en compte dans les assemblages sensibles au silicone.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

La ma\u00eetrise de la contamination est la raison pratique pour laquelle une ligne de production peut exiger une chimie sans silicone. Lorsque des proc\u00e9d\u00e9s avec et sans silicone partagent les m\u00eames outillages, les siloxanes pr\u00e9sents peuvent contaminer les joints de soudure et les collages sur des pi\u00e8ces non concern\u00e9es. Une \u00e9quipe peut alors opter pour des formulations sans silicone et \u00e0 faible teneur en COV lorsque les exigences en mati\u00e8re de collage ou de propret\u00e9 en aval sont strictes. Le principal crit\u00e8re est la propret\u00e9 et la r\u00e9parabilit\u00e9 du proc\u00e9d\u00e9. Les affirmations selon lesquelles le silicone est toxique \u00e0 une limite fixe de parties par million ne sont pas fond\u00e9es ici et doivent \u00eatre v\u00e9rifi\u00e9es aupr\u00e8s d'un organisme de normalisation avant d'\u00eatre reproduites.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le silicone convient encore \u00e0 la plupart des applications \u00e9lectroniques courantes\u00a0; le choix d\u00e9pend donc du contexte. Lorsqu\u2019un module ne comporte ni optique expos\u00e9e, ni capteurs sensibles aux fuites de fluide, ni liaisons en aval susceptibles d\u2019\u00eatre endommag\u00e9es par des traces d\u2019huile, les mat\u00e9riaux silicones conventionnels, tels que\u2026 graisse silicone thermoconductrice<\/a> L'utilisation d'un tampon en silicone reste une option raisonnable. L'int\u00e9r\u00eat d'opter pour une solution sans silicone se renforce \u00e0 mesure qu'un assemblage comporte des surfaces sensibles \u00e0 la contamination ou est soumis \u00e0 des r\u00e8gles de propret\u00e9 plus strictes.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Quels changements \u201c sans silicone \u201d apporte la chimie des mat\u00e9riaux d'interface thermique (TIM) ?<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

\u201cL'expression \u201d sans silicone \u00bb d\u00e9crit la matrice, et non la charge\u00a0; la partie conductrice de chaleur du mat\u00e9riau reste donc globalement inchang\u00e9e. Ces syst\u00e8mes remplacent le squelette polysiloxane par des polym\u00e8res acryliques, polyur\u00e9thanes ou modifi\u00e9s par des groupes silyle. La conductivit\u00e9 thermique provient toujours des charges c\u00e9ramiques ou m\u00e9talliques dispers\u00e9es dans cette matrice. Par cons\u00e9quent, la suppression du silicone n'a pas d'incidence directe sur la conductivit\u00e9\u00a0; ce sont la nature et la concentration de la charge qui en d\u00e9terminent l'influence.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Les options de format sont globalement similaires \u00e0 la gamme de silicone, ce qui permet de conserver des m\u00e9thodes d'assemblage famili\u00e8res. Les produits chimiques sans silicone se pr\u00e9sentent sous forme de mastics de remplissage, de coussinets de remplissage, d'adh\u00e9sifs thermoconducteurs et de graisses. Une \u00e9quipe peut g\u00e9n\u00e9ralement adapter le processus existant, qu'il s'agisse de d\u00e9poser un mastic de remplissage moul\u00e9 en place ou de placer des pi\u00e8ces d\u00e9coup\u00e9es. coussinets thermiques<\/a>. Le comportement de durcissement varie selon la chimie\u00a0: certains syst\u00e8mes sans silicone ne durcissent pas et permettent une mise en service imm\u00e9diate, tandis que les adh\u00e9sifs r\u00e9actifs bi-composants privil\u00e9gient la r\u00e9sistance de la liaison structurelle au d\u00e9triment du temps d\u2019ouverture.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Les travaux de recherche en chimie visent \u00e0 am\u00e9liorer la conductivit\u00e9 en modifiant le r\u00e9seau de charge. Parmi les syst\u00e8mes \u00e9tudi\u00e9s figurent des structures c\u00e9ramiques ou carbon\u00e9es orient\u00e9es, des matrices de poly(liquide ionique) explor\u00e9es pour l'adh\u00e9rence interfaciale, et mat\u00e9riaux d'interface thermique liquide<\/a> Ces mat\u00e9riaux combinent m\u00e9tal liquide et particules solides pour former un r\u00e9seau conducteur. Il s'agit de lignes directrices, et non de sp\u00e9cifications d\u00e9finitives. Toute valeur de conductivit\u00e9 ou de module rapport\u00e9e doit \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme non confirm\u00e9e tant qu'elle n'est pas corrobor\u00e9e par une fiche technique et une autre source.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Huiles de refroidissement sans silicone vs huiles de refroidissement \u00e0 base de silicone\u00a0: compromis \u00e0 v\u00e9rifier<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Les nuances sans silicone contribuent g\u00e9n\u00e9ralement \u00e0 limiter la contamination et \u00e0 am\u00e9liorer le comportement di\u00e9lectrique, mais peuvent compromettre la conformit\u00e9 \u00e0 long terme. Chaque tendance doit \u00eatre v\u00e9rifi\u00e9e au niveau de la nuance. Le tableau r\u00e9pertorie les tendances et les risques typiques \u00e0 v\u00e9rifier sur une fiche technique, et non les propri\u00e9t\u00e9s fixes de la famille de mat\u00e9riaux. La valeur indiqu\u00e9e dans chaque case d\u00e9pend de la nuance exacte et de ses conditions de test.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n\r\n
Variable<\/th>\r\n\u00c0 base de silicone (typique)<\/th>\r\nSans silicone (g\u00e9n\u00e9ralement, \u00e0 v\u00e9rifier selon la qualit\u00e9)<\/th>\r\n<\/tr>\r\n
Contamination \/ d\u00e9gazage<\/td>\r\nExsudation et migration des siloxanes sous l'effet de la chaleur et de la compression<\/td>\r\nDiminution du saignement lorsque la migration du siloxane constitue le principal risque<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
comportement di\u00e9lectrique<\/td>\r\nAd\u00e9quate ; peut \u00e9voluer avec l'\u00e2ge<\/td>\r\nUne meilleure isolation a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9e pour certaines qualit\u00e9s test\u00e9es.<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Comportement apr\u00e8s vieillissement \u00e0 haute temp\u00e9rature<\/td>\r\nIl reste souvent visco\u00e9lastique<\/td>\r\nCertaines qualit\u00e9s test\u00e9es durcissent ou deviennent cassantes<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Conductivit\u00e9 thermique<\/td>\r\nD\u00e9fini par le mat\u00e9riau de remplissage, et non par la matrice<\/td>\r\nD\u00e9fini par le mat\u00e9riau de remplissage, et non par la matrice<\/td>\r\n<\/tr>\r\n
Plage de temp\u00e9rature<\/td>\r\nLarge, d\u00e9pendant de la chimie<\/td>\r\nD\u00e9pend de la qualit\u00e9\u00a0; \u00e0 confirmer sur la fiche technique<\/td>\r\n<\/tr>\r\n<\/tbody>\r\n<\/table>\r\n<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n
\"Diagramme<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le comportement au vieillissement est le compromis le plus souvent mal interpr\u00e9t\u00e9\u00a0; il n\u00e9cessite donc une v\u00e9rification. Lors d'un vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 de 2\u00a0000\u00a0heures \u00e0 125\u00a0\u00b0C, r\u00e9alis\u00e9 conform\u00e9ment \u00e0 la norme JEDEC JESD22-A103E et publi\u00e9 dans la revue *Materials*, un mastic de remplissage sans silicone a durci tandis que le mat\u00e9riau \u00e0 base de silicone est rest\u00e9 visco\u00e9lastique. L'\u00e9chantillon sans silicone a \u00e9galement pr\u00e9sent\u00e9 de meilleures propri\u00e9t\u00e9s di\u00e9lectriques pour les applications exigeant une isolation optimale. Ce r\u00e9sultat concerne les deux nuances test\u00e9es dans ces conditions de vieillissement. Il n'est pas g\u00e9n\u00e9ralisable \u00e0 tous les produits sans silicone ni aux cycles thermiques extr\u00eames. La d\u00e9marche pratique consiste \u00e0 qualifier la duret\u00e9 apr\u00e8s vieillissement et le comportement de la ligne de collage pour la nuance concern\u00e9e, et non \u00e0 pr\u00e9sumer de leur validit\u00e9.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Les comparaisons de conductivit\u00e9 v\u00e9hiculent le plus grand mythe, et il est important de le corriger directement. Car conductivit\u00e9 thermique du tampon d'interstice<\/a> En fonction du type et de la charge de remplissage, une graisse sans silicone n'est pas intrins\u00e8quement plus ou moins conductrice qu'une graisse silicone. Les deux peuvent \u00eatre formul\u00e9es dans une large gamme de propri\u00e9t\u00e9s. Toute affirmation selon laquelle les mat\u00e9riaux sans silicone seraient automatiquement plus performants que les graisses ou les tampons silicone doit \u00eatre interpr\u00e9t\u00e9e comme \u00e9tant sp\u00e9cifique \u00e0 chaque grade.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Adapter un mat\u00e9riau d'interface thermique sans silicone au chemin cellule-liquide de refroidissement<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le choix d'un mat\u00e9riau d'interface thermique (TIM) sans silicone pour un pack commence par l'analyse de l'espacement, car celui-ci d\u00e9termine la classe de mat\u00e9riau. Il est essentiel d'adapter l'espacement et la plan\u00e9it\u00e9 de surface entre la cellule ou le module et la plaque froide \u00e0 la compliance du mat\u00e9riau. Les espaces larges et irr\u00e9guliers n\u00e9cessitent un mat\u00e9riau de remplissage conformable qui comble les vides sous basse pression, tandis que les interfaces fines et planes peuvent accueillir une pastille plus mince ou un film d\u00e9pos\u00e9. Un d\u00e9s\u00e9quilibre \u00e0 ce niveau se traduit par des bulles d'air et des points chauds\u00a0; il est donc imp\u00e9ratif de v\u00e9rifier l'espacement maximal admissible avant de finaliser le format.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"Chemin<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Les contraintes d'assemblage et l'automatisation influencent autant le format que les propri\u00e9t\u00e9s thermiques. Un mat\u00e9riau de remplissage sans silicone \u00e0 faible module, qui se comprime pour obtenir une ligne de collage minimale sans exercer de pression sur les cellules fragiles, peut s'av\u00e9rer plus avantageux qu'une conductivit\u00e9 l\u00e9g\u00e8rement sup\u00e9rieure n\u00e9cessitant une force de serrage \u00e9lev\u00e9e. Un mat\u00e9riau de formage en place dispensable convient \u00e9galement mieux aux lignes de conditionnement automatis\u00e9es que les coussinets appliqu\u00e9s manuellement. Lorsque l'interface supporte \u00e9galement une charge structurelle, un adh\u00e9sif thermoconducteur sans silicone privil\u00e9gie la r\u00e9sistance du collage et le temps de polym\u00e9risation, ce qui limite le temps de cycle.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le durcissement, la facilit\u00e9 d'entretien et l'isolation compl\u00e8tent la s\u00e9lection et sont li\u00e9s aux objectifs du cycle de vie de l'emballage. Un mat\u00e9riau de remplissage non durcissant permet un test de puissance imm\u00e9diat sur la ligne. Un adh\u00e9sif r\u00e9actif assure le maintien en place, mais complique les retouches et le d\u00e9montage en fin de vie, une contrainte importante puisque les emballages sont con\u00e7us pour durer. s\u00e9curit\u00e9 des batteries et refroidissement liquide<\/a>, La facilit\u00e9 d'entretien et le recyclage sont des aspects essentiels. La plupart des interfaces de conditionnement devant \u00e9galement isoler \u00e9lectriquement la cellule de la plaque froide, il est imp\u00e9ratif de v\u00e9rifier la rigidit\u00e9 di\u00e9lectrique au niveau de la ligne de collage vieillie et comprim\u00e9e, en utilisant les tests m\u00e9caniques, g\u00e9om\u00e9triques et di\u00e9lectriques appropri\u00e9s \u00e0 chaque propri\u00e9t\u00e9. Un cycle de vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9, tel que le JEDEC JESD22-A103E, d\u00e9finit les conditions de stockage avant et apr\u00e8s la r\u00e9alisation de ces tests. Ce cycle ne mesure cependant pas, \u00e0 lui seul, la duret\u00e9, l'\u00e9paisseur de la ligne de collage ni la rigidit\u00e9 di\u00e9lectrique. La v\u00e9rification simultan\u00e9e de ces quatre variables garantit la fiabilit\u00e9 d'une solution sans silicone tout au long du cycle de vie du module.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

O\u00f9 les TIM sans silicone trouvent leur place<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

L'utilisation de mat\u00e9riaux sans silicone est privil\u00e9gi\u00e9e lorsque les exigences de propret\u00e9 et les contraintes de fabrication s'opposent d\u00e9j\u00e0 \u00e0 son utilisation. Les batteries des v\u00e9hicules \u00e9lectriques et des syst\u00e8mes de stockage d'\u00e9nergie en sont un bon exemple. Lorsqu'une conception vise des temp\u00e9ratures de cellule proches de la temp\u00e9rature ambiante et consid\u00e8re les excursions prolong\u00e9es vers les limites sup\u00e9rieures de temp\u00e9rature comme un risque pour la s\u00e9curit\u00e9, le mat\u00e9riau d'interface doit r\u00e9sister aux cycles thermiques sans encrasser les plaques froides, les capteurs ou les joints coll\u00e9s. Les syst\u00e8mes de stockage d'\u00e9nergie par batteries sont soumis aux m\u00eames contraintes \u00e0 plus grande \u00e9chelle\u00a0; c'est pourquoi les mastics et adh\u00e9sifs sans silicone sont une option courante dans la conception thermique des batteries.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

\"Assemblage<\/figure>\r\n\r\n\r\n\r\n

Au-del\u00e0 des batteries, cette m\u00eame contrainte s'applique \u00e0 tout assemblage sensible au silicone. Les composants optiques, les capteurs, les dispositifs m\u00e9dicaux et les \u00e9quipements a\u00e9rospatiaux peuvent \u00eatre intol\u00e9rants aux fuites ou au d\u00e9gazage\u00a0; c'est pourquoi on privil\u00e9gie les mat\u00e9riaux sans silicone pour \u00e9viter toute contamination \u00e0 l'int\u00e9rieur d'un bo\u00eetier. Ce principe d'ing\u00e9nierie reste valable m\u00eame si les contraintes de temp\u00e9rature et d'espacement varient selon l'application.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Du point de vue des sciences des mat\u00e9riaux, les progr\u00e8s \u00e0 court terme sont progressifs et ax\u00e9s sur les charges. Le renforcement par nanocharges, les chemins conducteurs orient\u00e9s et les hybrides m\u00e9tal liquide visent tous \u00e0 am\u00e9liorer la conductivit\u00e9 tout en maintenant la souplesse, et chacun doit encore satisfaire aux m\u00eames exigences de qualification en mati\u00e8re de vieillissement, d'isolation et de fabricabilit\u00e9. Le suivi de ces donn\u00e9es de qualification constitue un indicateur de progr\u00e8s plus fiable que les chiffres de conductivit\u00e9 bruts.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Conclusion<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le principal crit\u00e8re de choix des mat\u00e9riaux d'interface thermique sans silicone est la prise en compte prioritaire de la contamination et de la propret\u00e9, la conductivit\u00e9 venant ensuite. Privil\u00e9giez-les lorsqu'un assemblage pr\u00e9sente des surfaces sensibles au silicone, des exigences de fabrication strictes, ou des imp\u00e9ratifs de maintenance et d'isolation que les fuites de silicone compromettraient. En revanche, optez pour le silicone en l'absence de ces contraintes. Le vieillissement est la propri\u00e9t\u00e9 la plus souvent mal interpr\u00e9t\u00e9e. Certains mat\u00e9riaux sans silicone durcissent avec le temps\u00a0; il est donc essentiel de sp\u00e9cifier la duret\u00e9 apr\u00e8s vieillissement, l'\u00e9paisseur de la ligne de collage et la rigidit\u00e9 di\u00e9lectrique pour chaque nuance. Utilisez une condition de vieillissement en stockage reconnue, telle que la norme JEDEC JESD22-A103E, et effectuez les tests m\u00e9caniques et di\u00e9lectriques appropri\u00e9s pour les mesures. L'ad\u00e9quation du mat\u00e9riau \u00e0 l'entrefer, aux contraintes d'assemblage, au durcissement et \u00e0 l'isolation le long du chemin thermique est le point d'\u00e9quilibre des mat\u00e9riaux d'interface Trumonytechs et des plaques froides.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

FAQ<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n

Ai-je besoin d'un produit de remplissage sans silicone pour un pack de batteries de v\u00e9hicule \u00e9lectrique, ou le silicone est-il acceptable\u00a0?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

C\u2019est la sensibilit\u00e9 \u00e0 la contamination, et non la batterie elle-m\u00eame, qui d\u00e9termine le choix du mat\u00e9riau de remplissage. Privil\u00e9giez un mat\u00e9riau sans silicone lorsque la batterie comporte des capteurs sensibles aux fuites, des surfaces d\u2019\u00e9tanch\u00e9it\u00e9 ou des joints coll\u00e9s, ou lorsque la ligne de production impose des normes strictes en mati\u00e8re d\u2019absence de silicone et de faibles \u00e9missions de COV. Dans les autres cas, un mat\u00e9riau silicone bien choisi peut convenir.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Un mat\u00e9riau d'interface thermique sans silicone perd-il en conductivit\u00e9 thermique ou devient-il cassant apr\u00e8s vieillissement thermique\u00a0?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Certains mat\u00e9riaux durcissent avec le temps\u00a0; il est donc imp\u00e9ratif de le v\u00e9rifier pour chaque produit. Une \u00e9tude de vieillissement acc\u00e9l\u00e9r\u00e9 de 2\u00a0000\u00a0heures \u00e0 125\u00a0\u00b0C, conforme \u00e0 la norme JEDEC JESD22-A103E, a r\u00e9v\u00e9l\u00e9 qu\u2019un mat\u00e9riau de remplissage sans silicone durcissait, tandis qu\u2019un mat\u00e9riau contenant du silicone conservait ses propri\u00e9t\u00e9s visco\u00e9lastiques. C\u2019est pourquoi le comportement m\u00e9canique et di\u00e9lectrique apr\u00e8s vieillissement doit \u00eatre qualifi\u00e9 pour chaque nuance.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Le d\u00e9gazage du silicone peut-il contaminer la plaque froide, les cellules ou le circuit imprim\u00e9 d'un module\u00a0?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Oui, et ce risque est la principale raison d'\u00eatre des mat\u00e9riaux sans silicone. Les siloxanes de faible masse mol\u00e9culaire peuvent migrer sous l'effet de la chaleur et de la compression sur les surfaces d'\u00e9tanch\u00e9it\u00e9, les capteurs ou les cartes, ce qui diminue la r\u00e9sistance de surface et la tension de claquage, ou compromet les op\u00e9rations de collage et de nettoyage ult\u00e9rieures.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Les mat\u00e9riaux d'interface thermique sans silicone sont-ils toujours plus conducteurs que ceux \u00e0 base de silicone\u00a0?<\/h3>\r\n\r\n\r\n\r\n

Non\u00a0; la conductivit\u00e9 d\u00e9pend du type et de la concentration de charge, et non de la pr\u00e9sence ou non de silicone dans la matrice. Les deux compositions chimiques peuvent \u00eatre formul\u00e9es pour obtenir une large gamme de conductivit\u00e9s\u00a0; il convient donc de comparer les qualit\u00e9s entre elles plut\u00f4t que par famille de mat\u00e9riaux.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n

Pour en savoir plus<\/h2>\r\n\r\n\r\n\r\n