Choisissez le bon coussin thermique : 4 mesures de base

Dans les appareils haute puissance des secteurs des 3C, des nouvelles énergies et du contrôle industriel, les coussinets en silicone thermoconducteurs (également appelés coussinets thermiques ou matériaux d'interface thermique, TIM) servent de « pont thermique » reliant les puces génératrices de chaleur aux dissipateurs thermiques ou aux boîtiers. Ils font plus que simplement remplacer les entrefers isolants pour évacuer rapidement la chaleur : ils assurent également des fonctions d’isolation, d’absorption des chocs et d’étanchéité. Un mauvais choix peut compromettre considérablement les performances thermiques de l'ensemble du système.

Avec autant de coussinets thermiques sur le marché – conductivité thermique, résistance thermique, épaisseur, dureté… quels paramètres comptent vraiment ? Nous avons décomposé pour vous les 4 principaux critères de sélection.

1. 
   Conductivité thermique – La métrique dure pour la « vitesse » du transfert de chaleur
   
   

   La conductivité thermique mesure la capacité d'un matériau à conduire la chaleur : plus la valeur est élevée, plus la chaleur transférée par unité de temps est importante.1-5w-mk-thermique-pad-hrtp-m16-t01550nn-série589Cependant, plus haut n’est pas toujours mieux. La clé est de faire correspondre la conductivité thermique à la puissance dissipée réelle de la source de chaleur et à la capacité de refroidissement du dissipateur thermique. Pour les applications à haute puissance avec un espace de dissipation thermique limité, une conductivité thermique plus élevée (par exemple supérieure à 6 W/mK) peut être nécessaire. Dans des scénarios typiques, une conductivité thermique excessive ne fait qu'ajouter des coûts inutiles.
   
   

   2. Résistance thermique – Le « tueur caché » qui détermine l’efficacité réelle de dissipation thermique

    

   De nombreux ingénieurs se concentrent uniquement sur la conductivité thermique et négligent la résistance thermique. À conductivité thermique identique, une résistance thermique plus faible offre de meilleures performances de transfert de chaleur. La résistance thermique est influencée par plusieurs facteurs, notamment le matériau lui-même, la pression de contact de l'interface et la planéité de la surface. Lors de la sélection d'un tampon, la priorité doit être donnée aux produits présentant des valeurs de résistance thermique clairement spécifiées et inférieures.
   
   

   3. Épaisseur – Plus fin, c’est mieux ? Laisser suffisamment de marge de compression : c'est la clé
      
      

      Pour un même matériau, la résistance thermique est proportionnelle à l’épaisseur : des coussinets plus fins conduisent donc la chaleur plus efficacement. Mais l'écart de conception ne peut pas être trop petit : les tolérances d'assemblage, la rugosité de la surface et la facilité d'installation doivent tous être pris en compte. Une règle empirique courante dans l'industrie est la suivante : Épaisseur du tampon = Écart réel × 1,2 (c'est-à-dire réserver 20 % de tolérance de compression). Cela garantit un contact adéquat tout en évitant les dommages ou la force de rebond excessive causée par une surcompression.
      
      

      4. Dureté – Plus doux signifie une meilleure conformité, mais trop mou peut entraîner une déformation
         
         

         La dureté affecte directement la compressibilité du tampon et sa capacité de remplissage interfacial sous pression. À même conductivité thermique, une dureté plus faible signifie une compressibilité plus élevée, des chemins thermiques plus courts et un transfert de chaleur plus rapide. Les tampons plus doux comblent plus efficacement les irrégularités microscopiques de la surface, ce qui les rend idéaux pour les surfaces rugueuses ou inégales. Cependant, les coussinets trop mous peuvent être difficiles à manipuler et sujets à glisser ou à se déchirer lors d'une installation verticale.