Pâte thermique

La pâte thermique est une substance qui augmente la conductivité thermique entre les surfaces d'un ou plusieurs objets, en réalisant un "joint thermique" quand ces surfaces ne sont pas parfaitement polies. En électronique, l'utilisation de pâte thermique est courante afin d'aider la dissipation thermique d'un composant via un dissipateur thermique.

But

Le but principal d'une pâte thermique est d'assurer un contact optimal et d'éviter la présence d'air entre les surfaces d'un composant et de son système de refroidissement (souvent un dissipateur thermique). Ces surfaces possédant de nombreuses microporosités (trous, bosses), de l'air est présent entre le composant et le dissipateur. L'air étant un mauvais conducteur thermique, le transfert thermique s'effectue ainsi moins bien.
L'application de pâte thermique permet de remplir ces imperfections par une substance dont la conductivité thermique est beaucoup plus élevée que celle de l'air. La surface de contact entre le composant et le dissipateur est ainsi plus importante, et donc le transfert thermique va s'effectuer plus efficacement.

La pâte thermique sert également parfois à maintenir le dissipateur sur le composant, certaines pâtes étant très collantes. C'est par exemple le cas de certains dissipateurs destinés à refroidir les circuits intégrés mémoires des cartes graphiques, où seule la pâte thermique (qui prend parfois la forme d'un morceau de Scotch double-face) les fait tenir en place.

Propriétés

Le paramètre le plus important d'une pâte thermique est sa conductivité thermique, exprimée en watt par mètre-kelvin (c'est-à-dire en W/(m×K), à ne pas confondre avec W/mK : watt par millikelvin). Une pâte thermique à base de silicone a une conductivité thermique comprise entre 0,7 et 0,9 W/(m×K), tandis que celle d'une pâte à base d'argent est comprise entre 2 et 3 W/(m×K), voire plus. À titre de comparaison, à une température de 20°C, la conductivité thermique du cuivre est de 401 W/(m×K), celle de l'argent de 429 W/(m×K), et celle de l'air de 0,0262 W/(m×K) (à une pression de 1 bar).

D'autres propriétés jouent un rôle important :

• sa viscosité ;
• sa conductivité électrique ;
• son adaptation aux imperfections des surfaces ;
• son adhérence aux surfaces ;
• sa consistance au-dessus des températures exigées ;
• sa tenue dans le temps ;

Principaux types

Pâte thermique à base de silicone

Pâte thermique à base de métal (ici de l'argent)

Aujourd'hui, beaucoup de compagnies produisent de la pâte thermique. Il existe plusieurs types de pâtes thermiques :

• Les pâtes thermiques à base de silicone, généralement de couleur blanche. C'est souvent ce type de pâte qui est fourni avec les dissipateurs pour CPU.
• Celles à base de céramique contiennent des particules de céramique en suspens dans d'autres composants.
• Enfin, les pâtes thermiques contenant des particules métalliques (la plupart du temps de l'argent) en suspens dans d'autres composants. Du fait de la présence de métal, ces pâtes ont également une capacité électrique plus ou moins importante, ce qui peut poser problème si la pâte venait à entrer en contact avec des connexions.

La composition d'une pâte thermique n'est pas directement reliée à sa performance en conditions réelles. Ainsi, bien qu'une pâte contenant des particules métalliques soit généralement plus performante, il existe des formulations à base de silicone qui offriront une conductivité thermique supérieure.^{[réf. nécessaire]}

Application de la pâte thermique

La pâte thermique doit être appliquée sur une ou deux des surfaces à mettre en contact. La pâte thermique ayant tout de même une conductivité thermique bien plus faible que celles des métaux, la couche de pâte thermique (à appliquer avec une spatule ou une carte de crédit par exemple) doit être la plus fine et régulière possible, son seul rôle étant d'éviter la présence d'air entre les deux surfaces. Plus la couche sera épaisse, moins la pâte thermique sera efficace. Retirer de la pâte thermique d'un composant ou d'un dissipateur, afin par exemple de remettre une couche de pâte neuve, se fait généralement à l'aide d'éther ou d'isopropanol.

Sources

• (en) Thermal grease

Voir aussi

Articles connexes

• Refroidissement à air
• Refroidissement à eau

Liens et documents externes

• (fr) pcworld.com Principe de fonctionnement de la pâte thermique.

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