Pad ou pâte thermique : avec quoi monter son ventirad ?

Zachariah Peterson
|  Créé: January 23, 2018  |  Mise à jour: October 10, 2021
Pad ou pâte thermique : avec quoi monter son ventirad ?

J'ai travaillé dans le BTP en tant qu'assistant de construction, où ma principale responsabilité consistait à niveler les propriétés avant que les camions de béton lourds ne posent une fondation de niveau. Le travail était dur, mais indispensable pour que les bâtiments puissent tenir debout tout en résistant au passage du temps. Armé d’une pelle, j’arpentais le terrain pour m’assurer que tout était bien de niveau, à quelques centimètres près : une marge d’erreur bien faible. À la fin de la journée, tout était tellement droit qu’on aurait pu y construire des pyramides.

Mais même si je pensais mon travail irréprochable, il restait encore quelques inévitables creux et bosses de quelques centimètres ici et là. Bien que l’échelle soit beaucoup plus petite, il en va de même de votre processeur : celui-ci aura également des creux et des bosses ici et là. En effet, il est normal qu'un processeur ait des difficultés à rester à un niveau parfait. Cependant, en apprenant à monter correctement un ventirad, vous pourrez maintenir l’intégrité de votre processeur beaucoup plus facilement.

Pad ou pâte thermique : lequel des deux assure une meilleure couverture ?

En réalité, aucune base ne sera jamais parfaitement plane - il y a trop d'influences et de facteurs extérieurs qui sont dans la limite de notre contrôle. Et pourtant, il fallait bien que je nivelle le sol pour que du béton puisse être coulé, et qu’on puisse ériger un bâtiment qui tiendrait dans le temps. La pâte thermique que vous mettez sur votre processeur est comme le béton, qui remplit si bien toutes les petites imperfections et toutes les micro-bosses. C'est l'un des avantages de la pâte thermique par rapport à un pad thermique.

La pâte thermique tient très longtemps, et c’est une meilleure option en termes de transfert de chaleur ou de conductivité thermique à votre ventirad. Une couche de pâte thermique ou de graisse thermique forme un revêtement complet sur le dessus du composant. Comme il s'agit d'un liquide épais, il comble tous les vides sur le composant et le dessous du ventirad, ce qui améliore considérablement le transfert de chaleur vers le ventirad.

Pâte thermique Laird

Pâte thermique Laird

Les pads thermiques, en revanche, se posent sur cette surface presque plane (un peu comme si l'on déposait un énorme morceau de contreplaqué sur un sol presque plat). Cependant, il y aura toujours de très petits espaces entre le processeur et le pad thermique. Comme l’air n’est pas aussi performant que le pad pour transférer la chaleur, ces petits espaces d’air vont légèrement baisser le coefficient de transfert de chaleur.

Si vous ne savez toujours pas si vous devez utiliser un pad ou une pâte thermique, dites-vous que les deux solutions offrent une surface presque plane. Si vous avez besoin de la meilleure performance de refroidissement possible et qu’il faut gagner un demi-degré, optez pour la pâte thermique. Mais pour les composants dont la consommation énergétique est plus importante, comme un processeur ou un circuit logique programmable haute performance, il ne faut pas s’arrêter au débat “pad ou pâte thermique” : il vous faut un ventirad pour réguler la température.

Un pad thermique pour ventirad  est beaucoup moins salissant qu'une pâte thermique.

Un pad thermique pour ventirad est beaucoup moins salissant qu'une pâte thermique.

Éviter une situation délicate grâce à vos compétences

Si on poursuit l’analogie sur le béton, il ne s’agit pas seulement de s’assurer que le sol est de niveau pour poser votre maison (ou ventirad). Couler du béton est un moyen très efficace de gommer les irrégularités, mais c’est également très salissant. Il en va de même de l’application de la pâte thermique sur votre processeur : si vous ne maîtrisez pas la technique, ça peut vite devenir difficile et salissant. Comme son nom l’indique, la pâte thermique est une pâte liquide. Imaginez-vous couler du béton pour la première fois ! En revanche, la pose d’un pad thermique (comme on l’a dit, un bout de contreplaqué) est une opération beaucoup plus simple, qui nécessite beaucoup moins de compétences.

Les pads thermiques ont généralement un film collant de chaque côté et ne nécessitent pas de technique particulière pour obtenir une bonne dissipation de chaleur, contrairement à la pâte. Il suffit simplement d'enlever le papier protecteur et de le placer sur le processeur. S'il est bon de s'entraîner à utiliser de la pâte thermique, l'application d'un pad thermique est aussi simple que celle d'un autocollant.

Pad ou pâte thermique : la question de la durabilité

Si vous deviez envisager la longévité de votre produit après sa construction, vous vous demanderiez certainement s'il doit tenir pendant 1000 ans sans aucune maintenance de la fondation, ou s'il n'a besoin que d'une durée de vie de 10 ans ? Si l'on considère la durée de vie d'un circuit imprimé, nos conceptions doivent parfois durer des décennies dans des conditions difficiles. L'application d'une pâte thermique sur un ventirad de processeur durera beaucoup plus longtemps que n’importe quel pad, et résistera bien mieux à l’utilisation.

Cela est simplement dû au matériau utilisé dans chaque produit. Une pâte thermique adhère et se solidifie après l'application, alors qu'un pad thermique conserve toujours sa texture spongieuse. La pâte thermique est donc une solution plus durable et moins chère. C’est d’autant plus vrai en cas de cycles thermiques répétés.

Résine époxy ou pad thermique ?

Un pad thermique va au contraire se fragiliser au fur et à mesure que les cycles s’enchaînent ; le ventirad peut même parfois se détacher du composant. On peut aussi mentionner un autre matériau utilisé pour la dissipation thermique : la résine époxy. Celle-ci a une durée de vie aussi courte qu’un pad. Quand la résine époxy sèche, celle-ci se transforme en un matériau plastique souple. La résine époxy a la même capacité de remplissage des espaces que la pâte thermique, mais aussi la durabilité d'un pad thermique. Il faut également noter que la résine se fragilise également avec le temps sous l'effet de cycles thermiques répétés.

Résine époxy thermique vs pad thermique : ce circuit intégré a des restes d'époxy thermique.

Résine époxy thermique vs pad thermique : ce circuit intégré a des restes d'époxy thermique.

Si vous avez besoin de monter un ventirad de manière simple sur un produit avec une durée de vie moins longue, vous pouvez considérer un pad thermique. Les pads thermiques haut de gamme sont généralement constitués d'un matériau en caoutchouc moins durable que la pâte thermique.

Conclusion

Pour gommer les irrégularités et maximiser la dissipation de chaleur, la pâte thermique est en tout point supérieure aux autres solutions. Par contre, son application peut être difficile à maîtriser et à exécuter. Le fait que la pâte thermique soit plus durable que les pads thermiques signifie que, si jamais le ventirad thermique doit être remplacé, il sera très difficile à retirer. En effet, le fait que la pâte thermique soit plus durable qu’un pad peut poser problème en cas de remplacement du ventirad : une partie de la pâte thermique peut rester collée au composant (voir l'image ci-dessous) et peut être très difficile à retirer.

Pad thermique vs. durabilité de la pâte thermique : on peut voir de la  pâte thermique collée sur ce composant.
Pad thermique vs. durabilité de la pâte thermique : on peut voir de la pâte thermique collée sur ce composant.

Les pads thermiques sont moins salissants, mais aussi moins performants pour la conductivité thermique au ventirad. La pâte thermique gagne le combat de la durée de vie du produit du fait de sa composition. Que vous choisissiez la pâte thermique ou le pad thermique, vous pouvez être certain que les deux solutions vous apporteront une aide précieuse dans votre conception.

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A propos de l'auteur

A propos de l'auteur

Zachariah Peterson possède une vaste expérience technique dans le milieu universitaire et industriel. Avant de travailler dans l'industrie des PCB, il a enseigné à la Portland State University. Il a dirigé son M.S. recherche sur les capteurs de gaz chimisorptifs et son doctorat en physique appliquée, recherche sur la théorie et la stabilité du laser aléatoire. Son expérience en recherche scientifique couvre des sujets tels que les lasers à nanoparticules, les dispositifs électroniques et optoélectroniques à semi-conducteurs, les systèmes environnementaux et l'analyse financière. Ses travaux ont été publiés dans diverses revues spécialisées et actes de conférences et il a écrit des centaines de blogs techniques sur la conception de PCB pour de nombreuses entreprises. Zachariah travaille avec d'autres sociétés de PCB fournissant des services de conception et de recherche. Il est membre de l'IEEE Photonics Society et de l'American Physical Society

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