Qu’est-ce qu’une résine thermo-conductrice ?
Les résines thermo-conductrices sont des résines à forte conductivité thermique (facilité de transfert de chaleur dans un solide).
Ces dernières années, les performances, l’intégration et la miniaturisation des équipements électroniques ont progressé rapidement. Cela a entraîné une augmentation de la quantité de chaleur dissipée par les équipements électroniques. Aujourd’hui, cela pose un problème de performance de dissipation de la chaleur des ces derniers.
L’utilisation de résines thermo-conductrices dans ces équipements électroniques peut améliorer les performances de dissipation de la chaleur. La résine de polycarbonate, la résine de polybutylène téréphtalate, la résine de polyacétal et la résine de nylon sont actuellement commercialisées en tant que résines thermo-conductrices.
Utilisations des résines thermo-conductrices
Les résines thermo-conductrices sont de plus en plus utilisées dans des domaines où des performances élevées en matière de dissipation de la chaleur sont requises. Elles servent par exemple dans divers appareils électroniques, équipements de bureautique, équipements informatiques, composants LED et composants de capteurs.
Les semi-conducteurs de puissance pour le contrôle des véhicules électriques constituent une autre de ses utilisations. En effet, les semi-conducteurs de puissance génèrent beaucoup de chaleur en raison d’une perte thermique élevée. Ils doivent donc la dissiper efficacement lors de leur fonctionnement. L’emballage des semi-conducteurs de puissance dans des résines thermo-conductrices améliore la dissipation de la chaleur de la puce semi-conductrice.
Principe des résines thermo-conductrices
Les résines thermo-conductrice sont produites en mélangeant des charges thermoconductrices (par exemple du graphite) à des résines existantes. Lorsqu’elles sont mélangées à une charge thermoconductrice, un chemin de conduction thermique constitué de la charge thermoconductrice est créé. Ce chemin se forme à l’intérieur de la résine et la chaleur qui y est générée se dissipe vers l’extérieur grâce à celui-ci. C’est pourquoi la performance de la résine en matière de dissipation de la chaleur est améliorée.
Toutefois, si les charges thermo-conductrices ne sont pas en contact les unes avec les autres à l’intérieur de la résine, aucun chemin de conduction thermique n’est naturellement formé. Par conséquent, selon la manière dont la charge thermo-conductrice est formulée, elle peut ne pas assurer la conductivité thermique.
Dans certains cas, l’ajout d’une grande quantité de charge thermo-conductrice nuit à l’aptitude à la transformation de la résine, de sorte qu’un autre additif est ajouté pour fluidifier la résine.
Types de résines thermo-conductrices
1. Résine de silicone
Les résines de silicone sont un type de polymère composé principalement d’atomes de silicium et d’oxygène. Elles présentent une très grande résistance à la chaleur. Cette dernière atteint généralement des températures supérieures à 200°C, mais certaines qualités spéciales supportent des températures supérieures à 300°C. Les résines de silicone sont extrêmement flexibles et présentent une résistance chimique élevée.
Elles se caractérisent également par une excellente isolation électrique et une résistance aux intempéries. En raison de ces propriétés, elles sont fréquemment utilisées. Notamment dans les dissipateurs de chaleur pour les équipements électroniques et l’éclairage LED, les matériaux d’isolation pour les composants électriques et les joints résistants à la chaleur.
2. Résine polyamide (résine de nylon)
La résine polyamide est un type de polymère produit par la réaction d’amines et d’acides carboxyliques, communément appelé nylon. Les résines polyamides ont une grande résistance à la chaleur, certains grades spéciaux ayant une température de résistance à la chaleur supérieure à 300°C. Elles ont également une excellente résistance chimique et une grande résistance à la chaleur.
En dehors de leur une excellente résistance chimique, elles présentent également une grande résistance mécanique. En raison de ces propriétés, elles sont souvent utilisées comme ailettes de refroidissement pour les pièces automobiles et les machines industrielles. Elles servent même parfois de matériaux de refroidissement pour les équipements électriques et électroniques.
3. Résine de polycarbonate
Les résines de polycarbonate sont des polymères dotés d’une excellente résistance à la chaleur et d’une grande transparence. Grâce à leur résistance élevée à la chaleur, elles peuvent supporter des températures de plus de 100°C.
Outre leurs utilisations nécessitant une transparence optique, elles peuvent également être largement utilisées dans l’éclairage LED, les boîtiers d’équipements électroniques et les dissipateurs de chaleur où la chaleur doit être dissipée. Elles présentent aussi une excellente résistance aux chocs, ce qui les rend adaptés aux produits robustes.
4. Résine polyester
Les résines polyester présentent une résistance élevée à la chaleur, généralement de 100°C ou plus, bien que certaines qualités spéciales puissent résister à des températures de 150°C ou plus. Ces résines présentent également une excellente résistance aux produits chimiques et à l’abrasion.
Elles sont largement utilisées dans les matériaux de refroidissement pour les équipements électriques et électroniques, les composants d’alimentation électrique, les pièces automobiles et les matériaux d’isolation pour les machines industrielles.
5. Résine acrylique (PMMA)
Les résines acryliques ont une excellente transparence et certains types ont une conductivité thermique élevée. Les températures typiques de résistance à la chaleur se situent entre 80°C et 100°C. Cependant, certaines qualités spéciales à haute conductivité thermique peuvent atteindre plus de 150°C.
Elles sont principalement utilisées comme lentilles et matériaux optiques pour l’éclairage LED. Certaines résines à haute conductivité thermique le sont également pour des fonctions de dissipation de la chaleur.
Autres informations sur les résines thermo-conductrices
Avantages des résines thermo-conductrices
- Elles empêchent les hausses de température localisées au point d’utilisation.
- Le coût et poids inférieurs à ceux des métaux et des céramiques.
- Elles sont faciles à mouler, par exemple par injection, et elles offrent une grande liberté de traitement.
- Elles peuvent être intégrées à des composants périphériques pour réduire le nombre de pièces.