Qu’est-ce que la pâte thermique ?
La pâte thermique est une graisse thermoconductrice utilisée pour aider à dissiper la chaleur des composants et des appareils électroniques qui génèrent une chaleur élevée.
Elle est utilisée à la jonction entre les sources de chaleur génératrices de chaleur et les dispositifs de diffusion de la chaleur tels que les dissipateurs de chaleur.
Utilisations des pâtes thermiques
Les pâtes thermiques sont utilisées dans les dispositifs à semi-conducteurs tels que les transistors de puissance, les CPU et les GPU pour dissiper rapidement la chaleur générée par la résistance électrique. Le refroidissement de ces dispositifs est essentiel, car une chaleur excessive peut réduire les performances du dispositif et entraîner sa défaillance.
Dans les ordinateurs personnels, elles sont utilisées pour améliorer la conduction de la chaleur entre le processeur et le dissipateur thermique. Elles sont également utilisées dans les calculateurs des véhicules hybrides et électriques pour augmenter la vitesse de dissipation de la chaleur dans les dispositifs électroniques. Elles sont également utilisées pour dissiper la chaleur des dispositifs électroniques tels que les éclairages LED lorsqu’ils sont utilisés pour une luminance élevée ou une grande taille.
Principe des pâtes thermiques
À la jonction entre une source de chaleur et un dissipateur thermique ou un autre composant dissipant la chaleur, il existe de légères distorsions de la surface de collage et de minuscules irrégularités sur la surface de collage. Il en résulte généralement des vides d’air ou des espaces entre les deux.
L’air étant extrêmement adiabatique, la résistance thermique du joint est extrêmement élevée, ce qui réduit l’efficacité du transfert de chaleur lors de la dissipation thermique. Les Pâtes Thermiques jouent un rôle dans le remplissage de ces vides et espaces, maximisant ainsi le transfert de chaleur au niveau de la jonction.
Structure des pâtes thermiques
Les pâtes thermiques sont fabriquées en dispersant des particules inorganiques à haute conductivité thermique dans un composant visqueux de type huile (graisse) à faible volatilité, qui est ajusté pour avoir une haute conductivité thermique. Elles sont utilisées dans un grand nombre de domaines liés à la dissipation et à la conduction de la chaleur en raison de leur viscosité élevée et de leur facilité de manipulation.
Les caractéristiques des composants des pâtes thermiques, la graisse et la charge thermoconductrice qu’elle contient, sont les suivantes.
1. Graisse
La graisse silicone est souvent utilisée car sa viscosité varie peu en fonction de la température. Les graisses au silicone se caractérisent par une grande résistance à la chaleur, une stabilité chimique et une excellente résistance à l’eau. Elles sont donc largement utilisées comme matériau d’étanchéité et comme adhésif, en plus des environnements à haute température et des applications de lubrification.
Les pâtes thermiques étant souvent exposées à des environnements à haute température, la graisse de silicone est l’un des matériaux les plus appropriés en raison de son faible changement de viscosité, de sa haute résistance à la chaleur et de sa stabilité chimique.
2. Charges thermoconductrices
Dans les pâtes thermiques, des particules de métal ou d’oxyde métallique à haute conductivité thermique sont mélangées à la graisse de base. On utilise des particules métalliques telles que l’aluminium, le cuivre, l’argent ou des particules d’oxyde métallique telles que l’alumine, l’oxyde de magnésium ou le nitrure d’aluminium. Elles sont dispersées en fonction de leur diamètre respectif.
Lorsque des particules métalliques sont utilisées, elles sont non seulement thermoconductrices, mais également conductrices de l’électricité. Pour les applications où la conductivité électronique n’est pas souhaitée, les pâtes thermiques utilisant des particules d’oxyde métallique sont le seul choix possible. De plus, les particules d’oxyde métallique sont souvent utilisées du point de vue de la stabilité chimique, car le métal est facilement oxydé et ses propriétés physiques sont facilement modifiées.
Le rapport dans lequel ces deux matériaux sont mélangés détermine leurs propriétés électriques et leur conductivité thermique. En fonction de ce rapport, les propriétés des pâtes thermiques varient. Par exemple, les pâtes thermiques à forte concentration de charges ont une conductivité thermique plus élevée que celles à faible concentration.
Les pâtes thermiques ont également la propriété de se dégrader et de durcir avec le temps, même si elles ont une viscosité modérée immédiatement après l’application. En fonction de la différence des coefficients de dilatation des matériaux à assembler, des fissures peuvent se former et les propriétés de conduction thermique peuvent se détériorer.
Autres informations sur les pâtes thermiques
Mode d’emploi des pâtes thermiques
Les instructions de base pour l’utilisation des pâtes thermiques sont les suivantes.
1. Nettoyage
Avant d’appliquer les pâtes thermiques, la zone à recouvrir doit être nettoyée. Si des salissures ou un film d’huile sont présents, utiliser des détergents ou des solvants pour les éliminer.
2. Applications des pâtes thermiques
Prélever une quantité appropriée de pâtes thermiques et l’appliquer sur la zone à enduire. Le rôle des pâtes thermiques est de combler les lacunes de la couche d’air et de conduire efficacement la chaleur. Un excès de pâtes thermiques peut entraîner un mauvais transfert de chaleur en raison de l’augmentation de l’épaisseur et de l’allongement des distances de transfert de chaleur, et peut provoquer des défauts liés à la taille dans l’assemblage du composant.
3. Contrôle après application
Après l’application des pâtes thermiques, vérifier que la zone appliquée est suffisamment recouverte de pâtes thermiques. Il est également important d’essuyer tout excès de pâtes thermiques.
4. Assemblage
Assembler les composants nécessaires aux endroits où les pâtes thermiques ont été appliquées. Lors de l’assemblage, il est important de se référer aux instructions et de suivre la séquence correcte.