Matériaux thermiques pour l'électronique de puissance
Contrôler la chaleur sur l'ensemble de la pile de puissance
Mettre en place un circuit thermique stable reliant les dispositifs IGBT, MOSFET et SiC aux substrats, plaques de base, dissipateurs thermiques, plaques de refroidissement et boîtiers, sans compromettre l'isolation électrique ni la fiabilité lors des cycles de mise sous tension et hors tension.
Au sein de l'Assemblée
Cartographier toutes les interfaces du système de conversion de puissance
Les composants électroniques de puissance disposent rarement d'une seule interface. Les boîtiers de composants, les modules, les composants magnétiques, les barres omnibus et les cartes de commande imposent des contraintes différentes en matière de flux thermique, de tension et de résistance mécanique.
Modules IGBT et MOSFET vers le dissipateur thermique
Réduire la résistance entre le boîtier et le dissipateur tout en garantissant l'isolation électrique, une pression de montage contrôlée et un contact stable au fil des cycles de mise sous tension et hors tension répétés.
Consultez le guide sur les pastilles thermiques pour IGBT →
MOSFET, circuits d'attaque et points chauds des circuits imprimés
Compenser les variations de hauteur des composants et évacuer la chaleur vers un dissipateur ou un boîtier sans surcharger les modules, les soudures ou les cartes électroniques.
Consultez le guide de sélection des MOSFET →
Onduleurs, convertisseurs et variateurs de vitesse
Assurer le refroidissement des modules équipés d'inductances, de transformateurs, de condensateurs et de boîtiers hermétiques dans des conditions de charge élevée, de vibrations et d'intervention sur site.
Découvrez les pâtes thermiques pour onduleurs →Familles de matériaux
Choisissez la fonction d'interface avant la chimie
Commencez par examiner l'écart, la planéité, le flux thermique, la tension, la pression et les conditions d'utilisation. Comparez ensuite les différents formats de matériaux capables de maintenir l'interface requise dans le temps.
Coussins thermiques isolants électriques
Allier le comblement des interstices, l'isolation diélectrique et le positionnement contrôlé entre les composants, les modules et les structures de refroidissement métalliques.
- Au format feuille, rouleau ou découpé à l'emporte-pièce
- Épaisseur et dureté définies
- Contact à compression contrôlée
Pâte thermique à faible résistance
Interfaces humides, minces, planes et solidement serrées, pour lesquelles une ligne de liaison fine est plus importante que le comblement d’un écart mécanique important.
- Interface mince entre le boîtier et l'évier
- Faible résistance de contact
- Ensemble pouvant faire l'objet d'un entretien
Matériaux d'interface à changement de phase
Se ramollit à la température de fonctionnement pour améliorer le mouillage tout en permettant une application plus propre que les graisses classiques.
- Format pré-appliqué contrôlé
- Potentiel de ligne de liaison mince
- Manipulation adaptée à la production
Produits de remplissage de joints jetables
S'adapte autour des inductances, des transformateurs, des condensateurs et des assemblages de circuits imprimés de forme irrégulière, tout en exerçant une faible contrainte mécanique.
- Des lacunes variables et complexes
- Distribution manuelle ou automatisée
- Interface à durcissement souple
Adhésifs thermoconducteurs
Créer un chemin thermique et une fixation structurelle lorsque l'utilisation de vis, de clips ou de dispositifs de fixation distincts n'est pas envisageable.
- Collage et transfert thermique
- Options de durcissement 1K ou 2K
- Module et résistance contrôlés
Enrobage et encapsulation
Protégez les cartes électroniques et leurs composants contre l'humidité, la contamination, les vibrations et les risques d'exposition électrique.
- Équilibre thermique et diélectrique
- Remplissage sélectif ou complet
- Contrôle du durcissement et de la réaction exothermique
Comparaison des formats
Adapter le matériel à l'interface « Real Power »
La meilleure option est celle qui permet d'atteindre la température requise, la marge de tension et la durée de vie escomptée à l'épaisseur finale et à la pression de montage.
| Format du support | Interface « Best-Fit » | Avantage principal | Points à prendre en compte lors de la conception |
|---|---|---|---|
| Coussin thermique | Module de puissance, MOSFET, carte de commande ou jeu irrégulier au niveau du boîtier | Comblement des interstices et isolation diélectrique | Épaisseur, dureté, résistance à la compression et qualité des bords de coupe |
| Graisse thermique | Interface mince, plate et serrée entre le module et le dissipateur thermique | Faible adhérence et excellent mouillage | Vidange, migration, volume des demandes et maintenance |
| TIM à changement de phase | Interface de dispositif ou de module plat nécessitant un placement soigné | Contrôle du maniement et du mouillage à température de fonctionnement | Température d'activation, pression et stabilité aux cycles |
| Produit de remplissage liquide pour interstices | Composants magnétiques, condensateurs, assemblages de circuits imprimés et boîtiers complexes | Conformité malgré des hauteurs de composants variables | Contrôle de la distribution, durcissement, vides et retouches |
| Adhésif thermique | Dissipateur thermique, répartiteur de chaleur, capteur ou composant nécessitant une fixation | Liaison mécanique et voie thermique dans un seul matériau | Durcissement, contrainte, résistance et stratégie de retrait |
| Composé de rempotage | Carte d'alimentation, logement du convertisseur et composants électroniques haute tension protégés | Protection environnementale et diélectrique | Exothermie, contrainte, masse, vides et durcissement complet |
Processus de sélection
Élaborer le cahier des charges de l'interface d'alimentation en cinq étapes
Une fiche technique utile établit un lien entre les pertes au niveau des jonctions et l'empilement mécanique, d'une part, et les exigences mesurables en matière d'interface, d'isolation, de production et de fiabilité, d'autre part.
Définir le parcours thermique
Identifier les pertes du dispositif, le profil de commutation, la limite de jonction, la température du boîtier et la structure de refroidissement cible.
Mesurer l'interface
Noter la surface de contact, la planéité, la rugosité, l'écart minimal et maximal, la disposition des fixations et le couple de serrage.
Définir les limites électriques
Vérifier la tension de service, la constante diélectrique cible, les distances de fuite et d'isolement, ainsi que l'architecture d'isolation.
Choisissez le processus
Définir le positionnement des pastilles, l'impression à la graisse, la distribution, le durcissement, le contrôle, la durée du cycle et la retouche.
Valider la fiabilité
Tester l'impédance thermique, l'isolation et la stabilité des contacts au moyen d'essais de cycles de mise sous tension, de vibrations et de vieillissement.
Variables techniques
Que faut-il préciser avant de procéder à un prélèvement ?
Le choix des matériaux de puissance s'avère plus pertinent lorsque l'échantillon reflète fidèlement le flux thermique, la tension, l'état de surface, la pression et le profil de cyclage réels. Indiquez une fourchette lorsque la conception mécanique n'est pas encore définitive.
C'est le parcours complet entre la jonction et le fluide de refroidissement — et non une simple valeur indiquée dans la fiche technique — qui détermine les performances du système.Pertes des appareils et température
Puissance continue et transitoire, fréquence de commutation, limite de jonction, température du boîtier et objectif de refroidissement.
Écart et état de la surface
Plage de la ligne de collage, planéité, rugosité, parallélisme, surface de contact, courbure de la plaque de base et cumul des tolérances.
Pression croissante
Disposition des fixations, couple de serrage, force de serrage, répartition des pressions, limite de contrainte de l'ensemble et dilatation thermique.
Isolation électrique
Tension de service, tension transitoire, rigidité diélectrique, épaisseur de l'isolation, distance de fuite et distance isolante.
Profil de fiabilité
Cycles de mise sous tension/hors tension, cycles thermiques, vibrations, humidité, vieillissement à haute température et durée de vie en service.
Processus de fabrication
Méthode de placement ou de distribution, volume d'application, durcissement, temps de cycle, stratégie d'inspection et de réparation.
Prévention des défaillances
Conception tenant compte des risques qui apparaissent après l'assemblage
Les performances thermiques initiales peuvent sembler acceptables, alors que l'interface subit une perte de contact, une diminution de la marge d'isolation ou une baisse de la répétabilité du processus après plusieurs cycles.
Épaisseur excessive de la ligne de collage
Un matériau trop épais peut entraîner une résistance due au volume, même si sa conductivité annoncée est élevée.
Consulter la section « Choix de l'épaisseur du bloc-notes » →Pression inégale ou contrainte sur l'emballage
L'emplacement des fixations, le couple de serrage et la dureté des cales peuvent créer des points de surchauffe ou entraîner une surcharge des boîtiers en céramique et des joints de soudure.
Comprendre les effets de la compression →Marge d'isolation insuffisante
Les bords coupés, les microperforations, les variations d'épaisseur et le vieillissement peuvent réduire les performances réelles d'isolation de l'assemblage par rapport aux prévisions établies à partir des échantillons.
Consultez le guide sur l'isolation électrique →Vidange ou migration de la graisse
La dilatation thermique et les cycles de mise sous tension peuvent entraîner l'évacuation de la graisse de l'interface active et augmenter la résistance.
Vérifier la durée de vie de la graisse →Mauvais contact au niveau des écarts irréguliers
Un matériau à interface mince ne permet pas de compenser les grandes différences de hauteur, les cartes déformées ou les dissipateurs thermiques inclinés.
Comparer les formats « putty » et « pad » →Exothermie lors de la mise en pot et stress de durcissement
Les volumes importants de moulage peuvent générer de la chaleur et des contraintes de retrait au niveau des cartes électroniques, des composants magnétiques et des composants de puissance.
Planifier le système de mise en pot →Plateformes de puissance
Des systèmes différents donnent lieu à des priorités d'interface différentes
La topologie, la tension, les dispositifs de commutation, le mode de refroidissement, le cycle de charge et le boîtier déterminent le meilleur équilibre entre impédance, isolation et facilité de fabrication.
Onduleurs et chargeurs embarqués pour véhicules électriques
- Haute tension et flux thermique élevé
- Vibrations et cycles de mise sous tension/hors tension
- Empilement compact à refroidissement par liquide
Variateurs et convertisseurs industriels
- Longue durée de vie
- Boîtier robuste et vibrations
- Interfaces utilisables
Alimentations électriques et convertisseurs CC/CC
- Hauteurs variables des éléments
- Refroidissement des composants magnétiques et des semi-conducteurs
- Systèmes compacts à circulation d'air forcée
Pilotes, chargeurs et modules de commande
- Transfert thermique entre la carte et le boîtier
- Protection diélectrique
- Assemblage automatisé en série
Plan de validation
Testez l'ensemble final, et pas seulement l'échantillon de matériau
Les données des échantillons permettent de comparer les candidats. Les essais du système permettent de vérifier si l'interface maintient la température, l'isolation et le contact dans des conditions réelles de pression et de cycles.
Consulter les normes courantes des tests TIM →Impédance thermique
Mesurer les performances entre le boîtier et le dissipateur thermique ou entre le composant et le liquide de refroidissement, en tenant compte de l'épaisseur, de la pression et de la température réelles.
Répartition de la pression
Vérifier le couple, la force de serrage, la planéité et le contact entre les interfaces sans exercer de contrainte excessive sur le boîtier ou le circuit imprimé.
Sécurité électrique
Vérifier la rigidité diélectrique, la résistance d'isolement et l'intégrité des bords de coupe après l'assemblage et le vieillissement.
Redémarrage
Suivre l'évolution de la résistance thermique sous l'effet de l'échauffement de l'appareil, de sa dilatation et des cycles de fonctionnement répétés.
Vieillissement environnemental
Évaluer les conditions de stockage à haute température, l'humidité, les vibrations et l'exposition à des produits chimiques spécifiques à l'application.
Capacité de production
Vérifier le positionnement des pastilles, le volume de graisse, la précision de la distribution, la fenêtre de durcissement, l'inspection et les retouches.
Du prototype à la production
Les performances du matériau doivent résister au processus de fabrication
Haktak peut vous accompagner dans la conception de la formulation et du format de conditionnement. Veuillez nous communiquer dès que possible les plans de montage, les contraintes liées aux équipements, le volume annuel, la taille des emballages, la méthode de mise en place et les objectifs de fiabilité.
Formulation sur mesure
Régler la conductivité, la viscosité, la dureté, les propriétés diélectriques, la durcissabilité et la stabilité thermique.
Transformation par découpe à l'emporte-pièce
Fournir des pastilles et des films comportant des trous, des languettes, des revêtements et une géométrie prête à l'emploi.
Assistance à la distribution
Adapter les conditionnements de graisse, de produit de remplissage ou d'adhésif en fonction du cordon, de la taille des billes, de l'équipement et de la durée du cycle.
Échantillons de prototypes
Comparer les formats et les gammes de propriétés avant la finalisation de l'outillage, la validation et le lancement de la production.
Ressources techniques
Élaborer un cahier des charges plus rigoureux pour les matériaux utilisés en électronique de puissance
Utilisez ces guides pour comparer les formats des matériaux, définir la géométrie de l'interface et élaborer un plan de validation concret.
Comment choisir des pastilles thermiques pour l'électronique de puissance
Établissez un lien entre l'écart, la pression, l'isolation et la fiabilité, d'une part, et l'épaisseur et la dureté du tampon, d'autre part.
Consultez le guide sur l'électronique de puissance →Plaques en céramique ou coussinets thermiques ?
Comparez les compromis en matière de rigidité, d'isolation, d'adaptabilité et de fabrication entre les systèmes à IGBT et à MOSFET.
Comparer les formats d'isolation →Pâte thermique pour amplificateurs à haute puissance
Examiner le mouillage et la stabilité des interfaces minces dans les ensembles de puissance à fixation rigide soumis à des conditions exigeantes.
Lire le guide « High-Power » →Résistance thermique et impédance thermique
Comprendre comment les matériaux, les conditions de contact et les conditions d'essai influencent les performances de l'interface telles qu'elles sont rapportées.
Consulter les indicateurs thermiques →Comment l'épaisseur de la ligne de liaison influe sur les performances
Découvrez pourquoi l'épaisseur finale doit toujours être prise en compte dans toute comparaison entre les matériaux utilisés pour la fabrication des éviers.
Examiner les effets de la ligne de garantie →Découvrir les produits Haktak Material
Passez en revue les gammes de produits thermiques et adhésifs disponibles, ainsi que les différentes références.
Parcourir tous les produits →Questions fréquemment posées
FAQ sur les matériaux thermiques pour l'électronique de puissance
La sélection finale doit être validée dans le module réel, avec le dissipateur thermique, la tension et la configuration de montage.
Quel matériau thermique est le mieux adapté à un module IGBT ?
La pâte thermique, les matériaux à changement de phase et les cales thermiques isolantes sont des options courantes. Le choix approprié dépend de la planéité, de l'épaisseur de la ligne de collage, de la pression de montage, de l'isolation électrique, du risque de pompage et des conditions de production.
Dois-je utiliser de la pâte thermique ou un coussin thermique pour un module d'alimentation ?
Utilisez de la graisse pour obtenir une interface fine, plane et solidement fixée, lorsque la priorité est donnée à une faible résistance de contact. Utilisez un tampon lorsque l'assemblage nécessite de combler un espace, d'obtenir une épaisseur définie, d'assurer un positionnement précis ou d'apporter une isolation diélectrique supplémentaire.
Une conductivité thermique plus élevée est-elle toujours préférable pour l'électronique de puissance ?
Non. L'impédance finale dépend également de l'épaisseur, de la pression, du mouillage et de la résistance de contact. Un matériau hautement conducteur peut présenter des performances insuffisantes s'il est trop épais, trop rigide ou s'il perd sa stabilité au fil des cycles.
Comment évalue-t-on l'isolation électrique au niveau de l'interface thermique ?
Vérifier la tension de service et la tension transitoire, la rigidité diélectrique, l'épaisseur, la distance de fuite, l'espace isolant et la géométrie des arêtes de coupe. La validation doit porter sur la pièce assemblée après avoir subi des essais de compression, des cycles de charge et un vieillissement environnemental.
Comment réduire le pompage de la pâte thermique ?
Il convient d'utiliser un volume d'application contrôlé, un serrage stable, une viscosité compatible et une formulation validée pour la plage de cycles de mise sous tension prévue. La planéité de la surface et le déséquilibre de dilatation thermique ont également une incidence sur la migration.
De quelles informations Haktak a-t-il besoin pour formuler une recommandation ?
Veuillez indiquer le type de dispositif, les pertes, la surface de contact, l'écart, l'état de la surface, la pression de montage, la tension, la température cible, le profil de cycles, le procédé de fabrication et le volume prévu.
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Envoyer les données relatives à la charge thermique, à la tension, à l'écart et au processus de montage
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