Titre INTERFACES THERMIQUES. Sous-titre. 26 mars 2014

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Jean-Noël Joseph
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1 INTERFACES THERMIQUES Titre Sous-titre 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 1

2 Nos expertises Samaro est spécialisée dans la conception et la distribution de produits chimiques techniques pour les domaines : 2

3 Repères 3

4 Groupe Mutualisation des moyens, 18 centres logistiques, 4 unités de production, laboratoire spécialisés : anticorrosion, traitement de surface DGE : Siège est à Alphen a/d Rijn (NL), CA 175M, 435 personnes présentes dans 24 pays 4

5 Notre offre 5

6 Nos partenaires Krytox Trasys Dry Film 6

7 Traducteur 7

8 Ils nous font confiance 8

9 Introduction au Thermal Management La plupart des composants a une température maximale d utilisation. Avec la miniaturisation, l espace sur les PCB est limité et on atteint des températures plus élevées pendant le fonctionnement. Une défaillance à maintenir la température au dessous du bon niveau peut mener à : o Variation des propriétés électriques o Augmentation du taux de défauts o Effets secondaires de la chaleur générée sur d autres composants o Réduction de la durée de vie o Ou ce type de phénomène : 9

10 Introduction au Thermal Management Illustration d utilisation Les surfaces métalliques, même finement polies ont toujours une certaine rugosité. Surface métallique(grossie) En conséquence les surfaces de contact ne sont jamais de 100% et on a des poches d air. T.I.M. L usage d une interface thermique permet de combler ces poches et d assurer un contact total. On obtient une meilleure conduction de la chaleur. 10

11 Introduction au Thermal Management 2 caractéristiques importantes : La conductivité thermique : Elle caractérise la valeur de transfert thermique d un matériau. Plus elle est importante, plus le matériau est conducteur. Elle s exprime en W/m.K. L argent dispose d une conductivité thermique de 418 W/m.K. La résistance thermique : Elle caractérise la résistance pour le flux de chaleur à traverser un matériau. 11

Introduction au Thermal Management Principe de calcul de la résistance thermique: La résistance thermique dépends de l épaisseur de l interface

12 Introduction au Thermal Management Principe de calcul de la résistance thermique: La résistance thermique dépends de l épaisseur de l interface thermique mais aussi des résistances de contact des matériaux. Réduire l épaisseur de l interface thermique permettra donc de réduire la résistance thermique. 12

o Réduire les pannes o Maintenir les paramètres de performance o

13 Introduction au Thermal Management Objectifs pour une utilisation de produits de dissipation thermique: o Prolonger la vie de l équipement o Réduire les pannes o Maintenir les paramètres de performance o Réduction des risques aux composants environnants o Réduction des coûts 13

14 Les produits de Thermal Management Les adhésifs Les matériaux à changement de phase Les compounds Les thermal pads Les printables pads 14

15 Titre Sous-titre Les Adhésifs 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 15

16 Les adhésifs Les Adhésifs sont des mono ou bi-composant qui polymérisent à température ambiante ou à chaud. Les adhésifs sont utilisés quand un lien permanent est souhaité, que l'environnement est très stable, où de considérables mouvements thermiques peuvent être nécessaires à l'articulation du lien, où les vis ou agrafes sont indésirables et où il est peu probable que des réparations ou des retouches seront nécessaires Les 2 principales chimies sont les silicones et les epoxies. Ces 2 chimies sont chargées afin d avoir la caractéristique de conductivité thermique. 16

17 Les adhésifs 2 grandes chimies Epoxie Silicone Répartition 1 2 Plage de température -40 C à +150 C -50 C à +180 C Avantages Adhérence Adaptés aux vibrations Résistance mécanique Résistance chimique Dureté élevée Propriétés diélectriques Ratio de mélange simple Inconvénients Stress lié à la dureté Résistance mécanique Basses températures Prix Ratio de mélange Pic Exothermique 17

18 Les adhésifs Avantages : o Pas besoin de fixations mécaniques o Faible stress (Silicone) o Collage très résistant (Epoxie) Inconvénients: o Temps de polymérisation (RTV) o Etuve (HTV) 18

19 Titre Sous-titre Les Matériaux à changement de phase 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 19

20 Les PCM Technologie qui cumule les avantages des compounds et des thermal pads. Principe de fonctionnement: A basse température le PCM est solide, quand l appareil se met à chauffer le PCM se fluidifie à une température donnée. Limites: Les matériaux à changement de phase offrent un bon compromis en terme de performances et de maniabilité, mais ne peuvent pas toujours reproduire les performances thermiques des graisses. Une des raisons est que les matériaux à changement de phase nécessitent une forte pression pour obtenir le même niveau de performances thermiques des graisses, et cette pression limite leur utilisation dans les conceptions sensibles 20

21 La figure ci-contre montre l évolution de la résistance thermique (axe des y) en fonction de la pression en psi (axe des x) pour un PCM typique. D une manière générale ce problème est amplifié par le fait que les PCM ont tendance à être beaucoup plus dur que des pads thermiques, et donc la pression nécessaire pour atteindre les objectifs thermiques présente un défi mécanique pour les ingénieurs. Les PCM 21

22 Les PCM Avantages : o Mouillabilité importante o Faible résistance thermique (vs Thermal pads) Inconvénients: o Pression d application élevée limitant les applications 22

23 Titre Sous-titre Les Compounds 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 23

24 Les compounds Les compounds sont probablement les matériaux thermo-conducteurs les plus couramment utilisés. L épaisseur de l interface thermique est généralement de 50 microns. Ce sont les produits qui offrent les meilleures performances thermiques. Ils nécessitent une attache mécanique du radiateur. 24

25 Les compounds 25

26 Les compounds Avantages: o Conductivité thermique importante o Très faible résistance thermique o Meilleur rapport prix/performances o Pas de polymérisation = process rapide Inconvénients: o Ressuage o Jeu limité < 100 microns 26

27 Titre Sous-titre Les Thermal Pads 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 27

28 Les thermal pads Ce sont des silicones pré-cuits et qui peuvent être découpé en fonction du cahier des charges, disponibles sous différentes épaisseurs et conductivités thermiques. Ils sont très couramment utilisés dans les applications où le choix est entre une graisse conductrice ou un pad, et qui ne nécessite aucune polymérisation. Les pads sont idéals lorsque les surfaces sont assez plates et planes et où l'épaisseur sera supérieure à 100 microns ou plus. Comme les compounds, ils nécessitent une attache mécanique du radiateur. 28

29 Les thermal pads Avantages: o Démontable & Réutilsable o Reste en place o Pas de polymérisation = Process rapide Inconvénients: o Découpe nécessaire o Coûts (matière + découpes + chutes + packaging) 29

30 Titre Sous-titre Les Printable Pads 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 30

31 Les Printable pads Les solutions «Dispensable pads» ou «Printable pads» vous permettront d imprimer rapidement et précisément une interface thermique sur des épaisseurs contrôlables et de formes complexes sur les substrats, tels que les radiateurs de dissipation thermique. Solution intermédiaire entre une compound et un thermal pad. Epaisseur de l interface limitée à 1mm (dépend de la fluidité du produit) 31

32 Les Printable pads Méthodes de dépose: Manuelle (mélange manuel + dépose manuel) Semi-automatique (mélange manuel + dépose auto) Automatique (mélange + dépose) 32

33 Avantages: Les Printable pads o Adaptabilité (géométrie des pièces) o Facilité d utilisation o Résistance thermique faible (vs Thermal pads) o Coût d utilisation faible (vs Thermal pads) Inconvénients: o Epaisseur limitée (1mm) o Mise en oeuvre (bi-composants) Vidéo disponible sur: 33

34 Titre Sous-titre Choix des produits 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 34

35 Comment choisir son interface? Quelle conductivité thermique? Quelle solution de dépose est envisageable dans le process (polymérisation à chaud, température ambiante)? Quelle est la taille de la série? Y aura-t-il des opérations de maintenance? Quel est l épaisseur du jeu? Y a-t-il une fixation mécanique? 35

36 Titre Sous-titre Questions / Réponses 7, rue Louis Guérin - BP F Villeurbanne Cedex - Tél. : +33 (0) Fax : +33 (0) info@samaro.fr 36

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