De nombreuses applications électroniques se composent aujourd’hui d’un grand nombre de composants qui ont des hauteurs différentes, c’est-à-dire qui ne sont pas plats. Cela entraîne des écarts et des tolérances qui doivent être compensés dans le cadre d’une gestion thermique efficace. En effet, ces composants génèrent des pertes de chaleur pendant leur fonctionnement. Afin d’éviter la surchauffe et donc d’endommager les composants et de réduire leur durée de vie, les propriétés thermoconductrices des mastics combleurs de vide et des coussinets thermoconducteurs (gap fillers) sont aujourd’hui utilisées dans ces applications. Grâce à leur caractère souple et élastique à long terme, ils compensent les différences de hauteur entre les composants. Cela permet de les connecter ensemble à un seul dissipateur thermique ou à une enceinte de refroidissement. Surtout, ils minimisent la résistance thermique entre les composants électroniques et le dissipateur de chaleur, protégeant ainsi l’ensemble du système contre la surchauffe et le vieillissement rapide. Grâce à leur élasticité, ils réduisent également les vibrations des applications sensibles.

La composition exacte des matériaux thermoconducteurs est adaptée à la conductivité thermique et au contact thermique dans l’application. En outre, il existe des aspects tels que les propriétés d’isolation électrique, les températures maximales de fonctionnement dans lesquelles ils opèrent. L’espace disponible et le budget jouent également un rôle. La plupart des produits sont basés sur des élastomères de silicone, qui sont remplis de charges thermoconductrices – souvent des poudres céramiques à base d’oxyde d’aluminium, d’oxyde de zinc ou de nitrure de bore. Dans les silicones, il existe des polymères à très faible teneur en siloxanes volatils (Low Volatile LV), qui peuvent jouer un rôle dans la protection des contacts et la propriété de ne pas repousser la laque (LABS / PWIS). Chez HALA, nous proposons aussi bien des siloxanes contenant des silicones et des siloxanes minimaux que des produits 100% sans silicones.

Les mastics liquides ou pâteux sont disponibles en tant que mastics à 1 composant (1K) ou à 2 composants (2K). Les matériaux à un composant sont des mastics thermoconducteurs très visqueux qui restent liquides en permanence et se comportent de manière thixotrope en formant des pièces en place. Dans le cas des mastics à 2 composants, les deux composants du matériau thermoconducteur sont stockés séparément l’un de l’autre et, dans le cas d’applications en grandes quantités sur des lignes de production automatisées, ils sont uniquement mélangés dans un tube de mélange via un système de levage et de dosage et distribués sur l’application immédiatement avant celle-ci. Là, le matériau polymérise jusqu’à ce qu’il soit durci. Ces systèmes de distribution sont associés à des investissements. Pour les applications de petits volumes, il est préférable de procéder à une distribution manuelle. Ces matériaux conviennent pour compenser les tolérances et les écarts extrêmes dans les structures non planes. La pression n’est pas nécessaire et ne se produit pas, ce qui évite les contraintes sur les composants. Cela permet un positionnement précis (formage en place) ainsi qu’un durcissement en place (cure en place).

Généralement, les mastics combleurs d’espace sont utilisés lorsque la distance entre les composants électroniques et le dissipateur thermique est assez grande et que les différentes hauteurs des composants rendent difficile leur connexion au dissipateur thermique. Les applications typiques sont les suivantes : dans le secteur automobile (par exemple, infodivertissement, unités de commande, contrôleurs de bus, servomoteurs, semi-conducteurs de puissance, batteries pour l’e-mobilité), dans tous les domaines de la technologie informatique (par exemple, ordinateurs portables, ordinateurs industriels, routeurs, serveurs, mémoire, cartes graphiques, puces de pilote), l’alimentation électrique (par exemple, onduleurs, inductances), la technologie médicale et l’électronique grand public. S’il n’y a pas de produit approprié dans la grande gamme de produits existants HALA pour une application spécifique, nous travaillerons avec nos clients pour trouver ou développer une solution spécifique qui répond exactement aux exigences souhaitées.
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Fondamentalement, une distinction est faite entre les mastics semi-liquides ou pâteux et les mastics élastomères solides. Il existe différentes versions de ces deux produits, qui se distinguent principalement par leur conductivité thermique et leur adaptation à la déformation. HALA a dans sa gamme le matériau conducteur de chaleur adapté à presque toutes les exigences : souple, ultra souple, élastique, plastique, adhésif sur une ou deux faces ou renforcé par un stratifié de fibres de verre, protégé diélectriquement par des billes de verre ne sont que quelques-unes des propriétés des produits de remplissage des espaces que nous proposons. Outre les produits classiques à base de polymères de silicone élastiques, nous proposons également des variantes sans silicone et à faible teneur en siloxane (LV low volatile), qui sont utilisées lorsque le silicone est indésirable.

Dans la plupart des cas, le matériau thermoconducteur est mélangé à partir de deux composants dans un système de dosage et appliqué sur l’application. Les entreprises ont donc besoin d’un système correspondant pour son utilisation. Ces charges à deux composants (2K) durcissent à température ambiante par réticulation d’addition. Cette polymérisation peut être accélérée en augmentant la température. Il existe également des mastics à 1 composant (1K), des mastics qui ne vulcanisent pas. Étant donné qu’aucune pression, ou seulement une pression minimale, n’est exercée pendant l’assemblage lors de l’application de matériaux d’interface thermique (TIM) liquides 1K ou 2K, ils constituent une solution idéale, notamment pour les composants mécaniquement sensibles (FPGA, BGA, puces amplificatrices, CPU, etc.) Étant donné que les mastics remplissent complètement toutes les irrégularités et tous les espaces, ils permettent un transfert de chaleur particulièrement efficace entre le composant et le dissipateur thermique.

Les coussinets de remplissage ou coussinets flexibles thermoconducteurs sont des coussinets souples et élastiques ayant des propriétés thermoconductrices et de compression mécanique. Ils compensent également les différences de hauteur entre les composants et ont la même base que les mastics en pâte. Les coussinets sont découpés à la forme souhaitée par des traceurs automatiques de haute précision ou en découpe à l’emporte-pièce, puis comprimés à l’épaisseur voulue pendant l’assemblage. Il en résulte un contact étroit et permanent entre le composant et le dissipateur thermique, ce qui garantit la dissipation de la chaleur. Étant donné qu’une pression est toujours appliquée pendant et après l’application, les coussinets combleurs de vide classiques plus durs ne conviennent pas aux composants très sensibles à la pression
Grâce à un nouveau procédé, HALA peut adapter certains de ses coussinets combleurs de vide en trois dimensions et ainsi permettre une connexion quasi multiplan des composants à travers un coussinet – sans haute pression et indépendamment de la hauteur. La forme du coussinet est précisément adaptée aux tolérances et hauteurs individuelles de l’application.

En règle générale, les coussinets combleurs de vide modernes sont fabriqués en élastomères de silicone, remplis de céramique de la plus haute qualité. Cependant, certaines applications sont sensibles aux silicones ou à leur inévitable dégazage de siloxanes volatils. C’est le cas, par exemple, des interrupteurs, des relais et des contacts ouverts. Dans ces applications, il existe un risque latent de dépôts sur les contacts, ce qui augmente la résistance électrique et entraîne des défaillances sur le terrain. Au cours de ce processus, le silicium contenu peut se transformer en dioxyde de silicium isolant avec pour conséquence une défaillance du système. Le dégazage de silicone est également indésirable dans la fabrication automobile, car il empêche une adhésion optimale de la peinture. Pour ces applications, des coussinets combleurs de vide sans silicone (silicone-free gap fillers) et avec un minimum de siloxane, sans propriétés de répulsion de la peinture (LABS / PWIS) ont été développés. HALA les propose comme coussinets dans des épaisseurs de matériau allant jusqu’à cinq millimètres et plus. Avec les élastomères ultra-souples utilisés, même une très faible pression est suffisante pour obtenir un contact optimal. Les formulations et le remplissage permettent des conductivités thermiques élevées, jusqu’à 10 W/mK.

De nombreuses boutiques en ligne proposent des matériaux thermoconducteurs. Nombre de ces magasins sont principalement destinés aux utilisateurs privés qui achètent des produits de remplissage et des tampons à l’unité ou en petites quantités. La plupart des sites proposent également des versions standard préfabriquées qui ne sont pas adaptées aux besoins spécifiques et ne garantissent donc pas une gestion thermique optimale. Pour l’utilisateur professionnel, il faut également s’assurer qu’une solution soit disponible à long terme et qu’elle puisse être adaptée de manière rentable à des volumes de production croissants, et que les processus de gestion de la qualité soient strictement respectés. Chez HALA, nous offrons ces options d’approvisionnement d’une part. Mais le mieux est de nous contacter directement – nous vous conseillerons à tout moment, gratuitement et très facilement en ligne.