3M Marchés pour l Électronique. Dissipation thermique. Une gamme de solutions. efficaces

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1 Marchés pour l Électronique Dissipation thermique Une gamme de solutions efficaces 3

2 DISSIPATION THERMIQUE La condition nécessaire au facteur La gestion thermique est un enjeu crucial dans le domaine de la fabrication d équipements électroniques. Les nouveaux composants permettant d accroître la puissance nécessitent une gestion thermique plus efficace. Il s agit de garantir un fonctionnement et une durabilité optimale. Forte de son expérience des matériaux, propose deux plateformes technologiques pour répondre à tous vos besoins en termes de gestion thermique : technologie des fluides technologie adhésive. Rubans transfert d adhésif conducteur thermique Ces films adhésifs assurent un transfert thermique efficace dans de nombreuses applications : collage de dissipateurs thermiques, de répartiteurs de chaleur et autres équipements de refroidissement pour les composants de puissance, LED, circuits intégrés et autres composants générateurs de chaleur. Ces rubans, combinant un adhésif acrylique à grande performance et des particules céramiques à haute conductivité thermique et isolante électrique, constituent une interface thermique de grande fiabilité et simple à mettre en œuvre. Ces rubans possèdent une grande conformabilité et font preuve d une mouillabilité élevée, permettant ainsi un excellent contact et un drainage thermique optimal. Rubans transfert d adhésif conducteur thermique et isolants électriques : fiabilité et ergonomie. Excellente performance des adhésifs acryliques combinée à la conductivité des particules céramiques Épaisseurs : de 50 microns à 1 mm. Conductivité thermique : jusqu à 1,1 W/m-K. Tenue en température : jusqu à 110 C en continu. Refroidissement d une LED Dissipateur thermique. Les rubans transfert d adhésif conducteur thermique permettent le collage d un dissipateur thermique directement sur le composant ou le système pour aider à son refroidissement. Montage de composant de puissance sur un dissipateur thermique. Les rubans transfert d adhésif conducteur thermique remplacent les vis et les pâtes thermiques pour fixer l élément sur le dissipateur thermique. Les rubans transfert d adhésif conducteur thermique possèdent de bonnes caractéristiques d adhésion, une bonne tenue aux températures élevées, une haute rigidité diélectrique. Ils peuvent se transformer en pièces découpées pour une application simple et rapide. Couche dissipatrice de chaleur, support mécanique, couche d alimentation électrique ou dissipateur thermique. LED Base Ruban d interface thermique 2

3 puissance Mousses interface de conductivité thermique : matrice de silicone ou acrylique Les mousses interface thermique sont utilisées pour transférer la chaleur d une surface ou d un composant vers une surface plus froide dans un assemblage. Les mousses interfaces conductrices thermiques sont disponibles en version silicone ou acrylique, cette dernière étant destinée aux applications où l absence de silicone est nécessaire. Ces mousses sont disponibles dans des échelles de conductivité thermique et de conformabilité différenciées, assurant une parfaite intimité de contact, une contrainte mécanique faible, ainsi qu un niveau élevé de mouillage pour un transfert thermique d une efficacité maximale. Conçues pour les applications les plus exigeantes. Mousses interface de conductivité thermique : silicone ou acrylique, de particules céramiques. Épaisseur standard : de à mm. Conductivité thermique : de à 4,9 W/m-K. Tenue en température : jusqu à 150 C en continu ,1 % 87,2 % 95,1 % 8810 Surface de contact 16,1 % 8815 Solution du commerce Les zones sombres montrent la mouillabilité de l adhésif. % mouillabilité entre un dissipateur thermique et une plaque de verre. Une mouillabilité plus importante améliore à la fois les performances mécaniques et thermiques. Grâce à une technologie innovante, ces mousses souples et conformables assurent un haut niveau de conductivité pour les applications de plus en plus exigeantes de l industrie électronique. De plus, ces mousses apportent d excellentes propriétés de manipulation et peuvent être découpés pour répondre à la plupart des applications. Elles sont disponibles en version silicone et en élastomère exempt de silicone. Mousse silicone Mousse acrylique Souplesse/Conformabilité Excellente Bonne Conductivité thermique jusqu'à 4,9 w/m-k jusqu'à 3,5 w/m-k Propriétés diélecetriques Bonnes Excellentes Résistance à la chaleur Excellente Bonne Non propagation de la flamme Bonne Bonne Avantage majeur Fiabilité à haute température/souplesse Pas de composé organique volatil de type Siloxane et pas de suintement huileux Quand le silicone est banni l acrylique devient la solution Performances thermiques, propriétés électriques, caractéristiques en pages suivantes 3

4 La dissipation thermique Les rubans transfert d adhésif Référence Description Adhésion Performance thermique Propriétés électriques Matériau de base Épaisseur (mm) Type de charge Type d'intercalaire 0,13 Céramique Polyester siliconé : double intercalaire 0,25 Céramique Polyester siliconé : double intercalaire 0,38 Céramique Polyester siliconé : double intercalaire Céramique Polyester siliconé : double intercalaire Adhésion après 72h à température ambiante (N/cm) Conductivité (W/ m-k ASTM D5470 TM) Impédance ( C-cm²/W) Rigidité diélectrique (KV/mm) Résistivité volumique (ohm/cm) 5,8 0,6 3,1 26 (Test sur réf. 8815) 5,2 x N.A Flammabilité UL 8,3 0,6 5,7 26 (Test sur réf. 8815) 3,9 x N.A - Non testé 9,8 0,6 7,6 26 (Test sur réf. 8815) 3,8 x N.A 11,9 0,6 9,7 26 (Test sur réf. 8815) 3,8 x N.A 0,2 Céramique Film 1,1 NA 15 NA UL 94 V FR TM 670SA TM 671SA TM 672SA ,19 NA Film 6 0,6 5,1 52,8 2,5 x UL 94 V-0 0,17 NA Film 6 0,4 4,7 33 (Test sur réf. 8940) NA UL 94 V-0 1 Céramique Papier siliconé 3,7 sur substrat aluminium 15,6 - - UL 94 V-2 0,25 Céramique Papier siliconé 30,0/9,5 0,6 7,1 24 (Test sur réf. TM 670SA) 0,38 Céramique Papier siliconé 33,0/12 0,6 7,8 24 (Test sur réf. TM 670SA) Céramique Papier siliconé 35/13,5 0,6 9,1 24 (Test sur réf. TM 670SA) 0,08 Cuivre/ Aluminium Film polyester anti-adhérent 0,1 Cuivre Papier anti-adhérent 0,15 Cuivre Film imprimé logo - UL 94 V-2 - UL 94 V-2 - UL 94 V-2 > 13,5 210 (XY) / 1,4 (Z) 1,22 2,7 kv pour 0,08 mm - N.A - Non testé >19,5 250 (XY) / 0,8 (Z) 1,94 2,9 kv pour 0,1 mm - N.A - Non testé > 19,5 250 (XY) / 0,8 (Z) 2,9 3,6 kv pour 0,15 mm - N.A - Non testé Les mousses thermiques Référence Description Adhésion/Dureté Shore 00 Performance thermique Propriétés électriques Matériau de base 5514 silicone Épaisseur (mm) 0,2 0,25 Type de charge Type d intercalaire Caractérisation d adhésion /// Test Shore 00 basé sur épaisseur matériau 6 mm poisseux et conformable /// Shore 00 = 58 Conductivité (W/m-K ASTM D5470 TM) 1,6 2,8 3,0 Impédance C-in²/W ( C-cm²/W) Rigidité diélectrique (KV/mm) Version testée sur film /5516S silicone poisseux et conformable /// Shore 00 = 73 3,1 3,4 4,9 6,3 3,1 5519/5519S silicone poisseux et conformable /// Shore 00 = 80 4,1 1,9 3,1 4,2 5,3 3,1 5591/5591S silicone poisseux et conformable /// Shore 00 = ,3 12,4 17,5 22,5 7,9 5592/5592S silicone poisseux et conformable /// Shore 00 = ,1 4,1 7,4 10,7 15,7 14,7 5595/5595S silicone poisseux et conformable /// Shore 00 = ,6 4,5 7,8 1 14,3 15,7 5589H poisseux et conformable /// Asker C = 16 8,6 10, H poisseux et conformable /// Asker C = 30 3,0 3,0 4,5 6,1 16 4

5 Température de fonctionnement en continu Caractéristiques Suggestion d'application Long terme : 90 C C Court terme : 90 C-125 C Long terme : 80 C - 90 C Ruban transfert d'adhésif thermique possédant une forte caractéristique d'adhésion, une mouillabilité de surface améliorée et une excellente résistance aux chocs. Ruban transfert d adhésif thermique possédant une forte caractéristique d adhésion, une mouillabilité de surface améliorée et une excellente résistance aux chocs. Ruban transfert d adhésif thermique possédant une forte caractéristique d adhésion, une mouillabilité de surface améliorée et une excellente résistance aux chocs. Ruban transfert d adhésif thermique possédant une forte caractéristique d adhésion, une mouillabilité de surface améliorée et une excellente résistance aux chocs. Ruban adhésif double face thermique possédant une bonne conductivité thermique, tout particulièrement dans la direction du plan ( > W/m-k), une excellente résistance à la température et une caractéristique de non propagation de la flamme. Ruban adhésif double-face thermique possédant de bonnes caractéristiques adhésives, une excellente résistance à la température et une caractéristique de non-propagation de la flamme. Ruban adhésif thermique, version simple face du Ruban transfert d'adhésif thermique souple, épais (1 mm), destiné aux applications requérant un bon remplissage des interstices, de bonnes performances adhésives et thermiques. A utiliser pour le collage de grandes surfaces. Ruban transfert thermique TM-67x construit sur la base d'adhésion différenciée selon les faces. Ruban transfert thermique TM-67x construit sur la base d'adhésion différenciée selon les faces. Ruban transfert thermique TM-67x construit sur la base d'adhésion différenciée selon les faces. Ruban possédant une très forte conductivité thermique dans l'axe horizontal XY pour assurer rapidement une répartition uniforme de l'énergie thermique. Ruban possédant une très forte conductivité thermique dans l'axe horizontal XY pour assurer rapidement une répartition uniforme de l'énergie thermique. Ruban possédant une très forte conductivité thermique dans l'axe horizontal XY pour assurer rapidement une répartition uniforme de l'énergie thermique. Collage de dissipateurs thermiques, circuits flexibles, composants de puissance et collage recherchant une performance thermique en général. Collage de dissipateurs thermiques, circuits flexibles, composants de puissance et collage recherchant une performance thermique en général. Collage de dissipateurs thermiques, circuits flexibles, composants de puissance et collage recherchant une performance thermique en général. Collage de dissipateurs thermiques, circuits flexibles, composants de puissance et collage recherchant une performance thermique en général. Dissipation thermique pour LED de moyenne puissance, collage de dissipateurs thermiques, applications en électronique embarquée, automobile. Dissipation thermique pour LED, collage de dissipateurs thermiques, applications en électronique embarquée et automobile. Assemblage de dissipateurs thermiques demandant une démontabilité, applications en électronique embarquée et automobile. Assemblage de panneaux et écrans à LED Assemblage de LED bleues et d'afficheurs à LED Assemblage de LED bleues et d'afficheurs à LED Assemblage de LED bleues et d'afficheurs à LED Dissipation thermique d'afficheurs en espace restreint (LED, OLED) et de modules LED haute puissance. Dissipation thermique d'afficheurs en espace restreint (LED, OLED) et de modules LED haute puissance. Dissipation thermique d'afficheurs en espace restreint (LED, OLED) et de modules LED haute puissance. Résistivité volumique (ohm/cm) Flammabilité UL Température de fonctionnement en continu Caractéristiques Suggestion d application 8,6 x UL 94 V-0 Court terme : 180 C C Long terme : 150 C C 6,9 x V1 Le pad thermique 5514 est destiné aux applications de formes complexes, une faible épaisseur (< 0,25 mm) et une bonne flexibilité en cas de surflexion. Avec une grande performance de dissipation thermique, ces pads existent en version supportée ou non supportée. 6,9 x V1/V0 Avec une exceptionnelle performance de dissipation thermique, ces pads existent en version supportée ou non supportée. x V1 3,0 x V1 5,0 x V1 3,4 x UL 94 V-0 2,7 x UL 94 V-0 Court terme : 110 C C Avec une bonne performance de dissipation thermique, ces pads extrêmement souples existent en version supportée ou non supportée. Avec une bonne performance de dissipation thermique et une rigidité diélectrique supérieure, ces pads très souples existent en version supportée ou non supportée. Avec une meilleure performance de dissipation thermique et une rigidité diélectrique exceptionnelle, ces pads existent en version supportée ou non supportée. Avec une très bonne performance thermique, ce pad non-propagateur de flamme, sur base élastomère acrylique, est destiné aux applications sans silicone. Avec une excellente performance thermique, ce pad non-propagateur de flamme, sur base élastomère acrylique, est destiné aux applications sans silicone. dans un environnement n excédant pas 100 C en continu dans un environnement n excédant pas 100 C en continu 5

6 La dissipation thermique Graisses thermiques : les plus hautes performances pour les microprocesseurs et les LED haute puissance. de particules hautement conductrice thermique et isolante électrique. Conductivité thermique : 4,1 W/m-K. Tenue en température : de 125 C à 150 C. Graisses thermiques Les graisses conductrices thermiques sont des matériaux d interface hautement performants, permettant le transfert de l énergie thermique d une source de chaleur (microprocesseur, processeur graphique, LED de haute puissance) vers un dissipateur thermique. La dispersion spécifique de charges inorganiques dans une matrice Sans silicone, les graisses thermiques organique sans silicone assure une atteignent des conductivités thermiques supérieures à 4 W/m-K, pour les applications conductivité thermique élevée et une les plus exigeantes. impédance thermique basse. Ces graisses sont disponibles en deux versions : viscosité standard et basse viscosité, pour les applications par sérigraphie. Adhésifs époxydes conducteurs thermiques : un collage structural performant. La couche adhésive mince assure une basse impédance thermique Conductivité thermique : de 0,38 à 1,4 W/m-K. Tenue en température : de 100 C à 140 C. Adhésifs époxydes conducteurs thermiques Ces adhésifs liquides offrent une force d adhésion structurale élevée. La facilité de mise en œuvre permet une productivité importante. Que l application soit automatique ou manuelle, l adhésif flue parfaitement et remplit les micro-espaces sur les surfaces. La couche d adhésif ultra-fine ainsi déposée apporte une impédance thermique très faible. Par une simple pression sur la gâchette du pistolet EPX, l adhésif est dosé et mélangé dans la buse pour être appliqué avec facilité et précision. Matériaux d encapsulation Non propagateurs de la flamme (UL94-V0). Sans halogènes. Conductivité thermique : de 0,3 à 0,65 W/m-K. Tenue en température : de 50 C à +155 C / 165 C. Faible viscosité jusqu à 6000 mpa.s Matériaux d encapsulation Les matériaux d encapsulation sont bi-composants, 100 % solides (sans solvant), polymérisables à température ambiante, isolants et non corrosifs pour les fils de bobinage fins. Leurs capacités de dissipation thermique, leur basse viscosité, l absence de composants halogénés et leurs caractéristiques feu-fumées les destinent tout particulièrement aux applications de remplissage et d imprégnation d équipements générateurs de chaleur dans le domaine des transports. Avec une basse viscosité et des propriétés non propagatrices de la flamme, la TC-2920F est destinée aux applications d encapsulation de sous-ensembles électroniques ou autres systèmes dissipateurs de chaleur dont ceux du marché ferroviaire. Référence 6 Propriétés mécaniques Propriétés thermiques Propriétés électriques Certifications Dureté (shore D) Résistance à la traction ( N/mm²) Allongement à la rupture (%) Coefficient d'expansion thermique (ppm/k) TC-2920F < -10 C 42 > 5 C 146 EAS non mesurée Module de Young (N/mm²) Température de fonctionnement ( C) Conductivité thermique (W/m-K) Tension de claquage (kv/mm) Constante diélectrique (à 50 Hz et 23 C) Facteur de dissipation (à 50 Hz et 23 C) Résistivité volumique (W. cm) x à , ,7 0,04 1,9 x 1014 UL94-V0 & NF F non mesuré 57 non mesuré 155 0,3 > 20 3,5 (à 1 khz) non mesuré 2,36 x 1015

7 Référence TCG-2035 TCG-2031 Description Performance thermique Propriétés électriques Applications type Matériau de base Mélange polymère sans silicone Épaisseur (mm) Type de charge Conductivité (W/m-K basée sur ASTM D5470) Impédance C-cm²/W pour un joint de 50 µm Rigidité diélectrique (KV/mm) Résistivité (ohm.cm) Commentaires Variable Céramique 4,1 0,081 4,7 1,36 x 109 La graisse TCG-2031 est une version à plus basse viscosité de la réf. TCG-2035, permettant la sérigraphie. Température de fonctionnement en continu Court terme : 125 C C Long terme : 100 C C Les graisses conductrices thermiques créent une interface thermique mince, permettant d'optimiser le transfert de température entre des composants chauds et des surfaces dissipatives de chaleur telles que des radiateurs. Les graisses thermiques possèdent d'excellentes caractéristiques de fluage pour une meilleure mouillabilité des interfaces. Référence DP-190 Grise TC-2707 TC-2810 Description Performance thermique Propriétés électriques Applications type Matériau de base Époxyde e Époxyde e Époxyde e Épaisseur (mm) Variable Variable Type de charge Silicate d'aluminium/ noir de carbone Particules d'aluminium Conditionnement Résine époxyde 2 parts / Duo-Pak Résine époxyde 2 parts / Duo-Pak Variable Céramique Résine époxyde 2 parts / Duo-Pak Conductivité (W/m-K basée sur ASTM D5470) Impédance C-cm²/W pour un joint de 50 µm Rigidité diélectrique (KV/mm) Résistivité (ohm.cm) Température de fonctionnement en continu 0,38 2,1 (estimée) 32,7 5,0 x 1012 Court terme : 125 C C Long terme : 80 C C 0,72 0,67 2,1 2,4 x ,4* 0,32 3 7,6 x 1011 Les adhésifs époxyde thermiquement conducteurs sont destinés aux applications requérant une grande force d'adhésion, une bonne mouillabilité des surfaces, un bon remplissage des interstices ou des lignes de collage assurant un bon transfert thermique. En résumé 5 4,5 4 3,5 3 2, FR TM 670SATM 671SATM 672SA W/m-K 5516S S S S S 5589H* 5590H* TCG-2035 TC-2920F EAS-1005 DP-190 TCG-2031 Grise Rubans transfert d'adhésif thermiques Mousses thermiques Graisses Résines Colles d'encapsulation TC-2707 TC

8 La dissipation thermique Dissipation thermique par les fluides Une gestion thermique précise des systèmes sophistiqués d électronique de puissance ou des batteries lithium-ion de grand format peut contribuer à prolonger leur cycle de vie et améliorer leurs performances et leur fiabilité. En raison de leur haute constance diélectrique et de leur ininflammabilité, les Fluides Haute Technologie Novec et les Fluorinert sont largement utilisés dans l industrie de l électronique de puissance pour le refroidissement par contact direct avec les composants et peuvent également être employés pour contrôler la température des batteries à travers un système unique de refroidissement par immersion directe en deux phases. Les Fluides Haute Technologie Novec et les Fluorinert sont disponibles dans un large éventail de température de fonctionnement de -138 C à C et offrent une excellente compatibilité avec les matériaux. Températures Novec Novec Novec Novec Novec Novec Novec FC FC FC FC FC FC FC-43 Novec Fluorinert Les Fluides Haute Technologie Novec Caractéristiques et bénéfices Potentiel de réchauffement global (PRG) faible. Pas de potentiel d appauvrissement de la couche d ozone (ODP). Faible toxicité. Ininflammabilité. Excellentes propriétés diélectriques. Large gamme de points d ébullition. Excellente compatibilité avec les matériaux. Stabilité thermique Novec Fluides Haute Technologie : gestion thermique Novec 7000 Novec 649 Novec 7100 Novec 774 Novec 7200 Novec 7300 Novec 7500 Point d'ébullition C Densité liquide (g/ml) 1,40 1,60 2 1,67 1,43 1,66 1,61 Pression vapeur (kpa) , Conductivité thermale (W/m-k) 0,075 0,059 0,069 0,060 0,068 0,063 0,065 Viscosité absolue cp 0,45 0,64 8 0,87 8 1,18 1,24 Potentiel réchauffement climatique (PRG) Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone Durée de vie dans l'atmosphère (années) 4,9 0,014 4,1 NA 0,8 3,8 2,5 - AIRE Juin 2013 Fluorinert Point d'ébullition C Densité liquide (g/ml) Pression vapeur (kpa) Conductivité thermique (W/m-k) Viscosité absolue cp FC-3284 FC-72 FC-84 FC-770 FC-3283 FC-40 FC ,6 1,4 0,43 0,19 0,062 0,057 0,060 0,063 0,066 0,065 0,065 0,71 0,64 0,91 1,4 1,4 3,4 4,7 Les Fluorinert : caractéristiques et bénéfices Thermiquement et chimiquement stables. Très peu toxiques par les voies normales d exposition industrielle. Incolores et non-inflammables, avec une viscosité similaire à celle de l eau. Bonne compatibilité avec la majorité des matériaux. Les experts de la gestion thermique sont prêts à travailler avec les fabricants d électronique de puissance pour concevoir des systèmes de refroidissement à faible coût utilisant des Fluides Novec ou Fluorinert. 3 France Marchés pour l Électronique Boulevard de l Oise Cergy-Pontoise Cedex Tél. : Fax :