Dans cet article, nous examinons de plus près la sélection et l'application de matériaux thermo conducteurs ou de matériaux d'interface thermique, en abrégé TIM. Choisir le bon TIM n'est pas seulement possible sur la base d'une fiche produit. Il s'agit d'un processus complexe qui implique de réfléchir à la manière d'appliquer le produit dans un environnement de production et de tester le produit dans l'application finale.

Choisir le bon type de matériau d'interface thermique pour un composant électronique et les conditions de fonctionnement prévues est loin d'être facile. Une fois sélectionné, il est essentiel de s'assurer que le TIM continue de fonctionner de manière satisfaisante pendant la durée de vie prévue du produit. Pour le déterminer, les performances de l'appareil ou la résistance thermique entre l'appareil et le dissipateur thermique doivent être à nouveau mesurées après un vieillissement accéléré ou avec des tests environnementaux qui simulent des conditions réelles. Ce n'est qu'ainsi que vous pouvez être sûr que le TIM sélectionné est vraiment adapté.

1. L'importance de la méthode d'application
Lors du choix d'un produit pour la gestion thermique, la méthode d'application dans un environnement de production doit toujours être prise en compte. Ceci est important car l'épaisseur et l'uniformité d'un matériau d'interface thermique peuvent avoir un effet dramatique sur l'efficacité de sa conductivité thermique. Par conséquent, un produit qui a été testé dans des conditions d'application en laboratoire peut ne pas se comporter de la même manière qu'un matériau utilisé en production. Pour cette raison, le choix le plus approprié sur papier peut ne pas être le meilleur choix si l'on considère la façon dont il est appliqué, que ce soit manuellement ou entièrement automatisé.

2. Résistance thermique des matériaux d'interface thermique

La résistance thermique ne dépend pas seulement de la conductivité thermique de la masse, elle prend également en compte les performances du produit dans les conditions réelles d'utilisation. Cela se fait en prenant également en compte l'épaisseur de la couche et la résistance de contact sur les deux surfaces d'interface. La façon la plus courante d'évaluer les performances d'un produit thermiquement conducteur est de vérifier la résistance thermique entre le composant et le dissipateur thermique, avec et sans le TIM appliqué. Une autre méthode couramment utilisée consiste à mesurer la température de fonctionnement de l'appareil ou de la pièce, avec et sans le TIM appliqué.

3. L'influence de la viscosité

La viscosité initiale d'un matériau de gestion thermique peut influencer la méthode d'application. Par exemple, en sérigraphie, la taille des mailles contrôle l'épaisseur de la pâte appliquée. Si la pâte est trop visqueuse, elle ne s'étalera pas bien sur le tamis et l'épaisseur souhaitée risque de ne pas être atteinte. Également dans les applications de dosage, le produit peut s'étaler trop bien et s'écouler dans des zones indésirables, si le produit a une viscosité trop faible.

Pendant l'utilisation, la façon dont un matériau réagit aux forces de cisaillement déterminera le comportement du produit dans des conditions de température changeantes, où l'effet « pump-out » peut se produire. La viscosité diminue avec l'augmentation des forces de cisaillement. L'effet de cisaillement peut se produire entre deux surfaces, qui se dilatent et se contractent avec les changements de température. Cela se produit en raison d'une grande différence de coefficient de dilatation, ce que l'on appelle un décalage CTE, qui peut augmenter cet effet de pompage.

4. L'influence des vibrations sur le choix des matériaux d'interface

Les vibrations peuvent être un problème majeur dans certaines applications. Comme l'effet de pompage, les vibrations provoquent un changement physique et donc un changement de la position du matériau d'interface thermique peut se produire. Cela est particulièrement vrai dans les situations où il n'est pas complètement fermé et peut entraîner une réduction de l'efficacité du transfert de chaleur au fil du temps en raison des inclusions d'air. Dans les applications de remplissage d'espace, les effets des vibrations peuvent être beaucoup plus importants, surtout si le produit est une pâte ou un composé non durcissant. Si des tests de vibration sont requis pour la carte de circuit imprimé, ces tests doivent être répétés avec le TIM choisi pour s'assurer qu'aucun changement significatif n'est observé au cours de la durée de vie prévue de l'appareil.

5. Les 5 meilleurs conseils pour réussir

Si un produit d'interface thermique n'est pas testé avant utilisation, les performances finales de votre produit peuvent être très différentes de celles que vous attendiez. Les points suivants sont essentiels pour un processus de gestion thermique réussi:

1. Il est préférable de prendre en compte toutes les influences des conditions extérieures telles que la température, les vibrations, etc.
2. Déterminer le processus de production idéal pour les quantités produites.
3. Jetez un œil critique à la conception du PCB. Pour les applications d'interface thermique, assurez-vous que l'écart d'interface n'est pas trop grand.
4. Tenir compte des matériaux présents sur le PCB ; des matériaux sensibles sont-ils présents? Niveaux de CTE élevés?
5. Testez, testez, testez! Sélectionnez les produits les plus adaptés en fonction du transfert de chaleur requis et tenez compte des points ci-dessus. Testez toujours dans des conditions d'utilisation finale ou simulez-les aussi fidèlement que possible!

Ce blog a été écrit par notre fournisseur Electrolube. L'article original peut être trouvé ici.