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Qu'est-ce qu'un dissipateur thermique pour circuits imprimés ?

Les dissipateurs thermiques pour circuits imprimés sont des dispositifs de refroidissement fixés sur les cartes des équipements électroniques et des ordinateurs.

Ils sont utilisés pour stabiliser le fonctionnement des circuits en dissipant la chaleur générée par les composants électroniques et électriques montés sur la carte de circuit imprimé. Les composants semi-conducteurs de divers circuits ont tendance à générer plus de chaleur lorsqu'une grande puissance d'entraînement est requise.

L'évolution des procédés de fabrication des semi-conducteurs permet de réaliser des circuits intégrés de grande taille dans des dimensions extrêmement réduites. Dans les dispositifs qui réalisent des fonctions et des performances aussi complexes et avancées, la quantité de chaleur générée est souvent plus élevée.

Afin de réduire la quantité de chaleur générée, diverses mesures sont prises au niveau des dispositifs semi-conducteurs pour réduire la consommation d'énergie. Toutefois, dans la plupart des cas, des dissipateurs de chaleur sont nécessaires pour maintenir un fonctionnement stable dans divers environnements.

Utilisations des dissipateurs thermiques pour circuits imprimés

Les dissipateurs thermiques pour circuits imprimés sont des dispositifs de refroidissement principalement utilisés sur les équipements électroniques et les cartes informatiques. Voici quelques-unes des principales utilisations des dissipateurs thermiques pour circuits imprimés.

1. Unité centrale

L'unité centrale est un composant important responsable du calcul et du contrôle de l'ordinateur. Une unité centrale performante effectue de nombreux calculs et génère par conséquent beaucoup de chaleur. Une surchauffe peut entraîner une baisse des performances ou des dommages.

Les dissipateurs thermiques pour circuits imprimés sont fixés à l'unité centrale et peuvent absorber la chaleur générée par l'unité centrale. Ils facilitent l'échange de chaleur avec l'air ambiant grâce aux ailettes du dissipateur thermique. Cela permet de maintenir l'unité centrale à la bonne température de fonctionnement et de maximiser les performances.

2. GPU

Le GPU est responsable des tâches graphiques telles que le traitement des graphiques 3D et le décodage vidéo. Dans les situations à forte intensité graphique, telles que les jeux en haute résolution ou l'édition vidéo, le GPU génère souvent beaucoup de chaleur. Des dissipateurs thermiques pour circuits imprimés sont installés sur le GPU pour assurer un refroidissement adéquat et maintenir des performances élevées.

3. Électronique de puissance

Les composants électroniques de puissance sont des composants électroniques qui contrôlent ou convertissent l'énergie. Les onduleurs et les pilotes de moteur en sont des exemples.

Ces composants gèrent de grandes quantités d'énergie et génèrent par conséquent beaucoup de chaleur. Des dissipateurs thermiques pour circuits imprimés sont fixés à ces composants pour assurer un refroidissement efficace. Cela permet d'éviter les dommages dus à la surchauffe.

Principe des dissipateurs thermiques pour circuits imprimés

Le principe de refroidissement des dissipateurs thermiques pour circuits imprimés consiste à utiliser les processus de conduction thermique et de rayonnement thermique pour évacuer efficacement la chaleur générée par les cartes d'équipement électronique.

1. Matériau et forme

Les dissipateurs thermiques pour circuits imprimés utilisent l'aluminium, le fer ou le cuivre comme matériau de choix en raison de leur bonne conductivité thermique. Afin d'augmenter encore la capacité de dissipation thermique des dissipateurs, ceux-ci sont souvent conçus pour augmenter leur surface.

Un exemple de ce type de dispositif consiste à augmenter la surface d'un dissipateur thermique en plaçant de nombreuses plaques minces côte à côte sur la surface du dissipateur thermique, avec de l'espace entre elles. Les produits comportant de nombreuses structures en forme de tiges collées à la surface sont un autre moyen d'augmenter la surface. En outre, le refroidissement par air forcé peut être utilisé pour abaisser la température ambiante si l'on veut dissiper efficacement la chaleur.

2. Méthodes de fixation

Il existe plusieurs façons de fixer les dissipateurs de chaleur aux circuits imprimés. Le ruban adhésif double face, les broches et les clips en sont des exemples. Un ruban adhésif double face thermoconducteur peut être utilisé pour fixer le dissipateur thermique.

Cette méthode consiste à fixer le dissipateur thermique entre le dissipateur et l'élément chauffant à l'aide d'un ruban adhésif double face thermoconducteur. Cette méthode est souvent utilisée pour les petits dissipateurs thermiques légers. Une autre méthode consiste à fixer le dissipateur thermique à la carte à l'aide de punaises.

Le dissipateur thermique est maintenu en place par une tension de ressort. Une autre méthode consiste à fixer le dissipateur thermique et la carte à l'aide de vis à tête plate, ce qui facilite le remplacement du dissipateur thermique.

Les clips en forme de Z fournissent deux ancrages sur la carte et sont fixés à l'aide de clips en fil de fer en forme de Z. Ils se caractérisent par leur facilité de fixation et de retrait.

Types de dissipateurs thermiques pour circuits imprimés

Les dissipateurs thermiques pour circuits imprimés peuvent être divisés en deux types en fonction de la méthode de refroidissement : le refroidissement par air naturel et le refroidissement par air forcé.

1. Refroidissement par air naturel

Le refroidissement naturel par air repose uniquement sur la dissipation de la chaleur par le dissipateur thermique. Il est considéré comme plus avantageux dans les espaces ouverts sans enceintes.

2. Refroidissement par air forcé

Le refroidissement par air forcé est une méthode de refroidissement utilisant des ventilateurs. Le refroidissement par air forcé est plus efficace lorsqu'il y a une enceinte. La vitesse de l'air à l'intérieur de l'enceinte est contrôlée par la taille de l'ouverture du conduit, et le système permet à la chaleur de s'échapper.

Dans le cas du refroidissement par air pulsé, une voie d'écoulement trop large réduit la vitesse de l'air et une voie d'écoulement trop petite réduit le débit d'air. Pour maintenir une vitesse et un volume d'air corrects, il est important que la section minimale de la voie d'écoulement soit égale ou supérieure à la section minimale du ventilateur.