Pastilles thermiques ultra-souples pour applications de gestion de la chaleur

Les serveurs sont omniprésents dans les infrastructures informatiques et jouent un rôle essentiel dans les data centers d'entreprise et cloud. Mais les processeurs, les processeurs graphiques, les lecteurs de stockage et les alimentations de ces serveurs génèrent de la chaleur. Pour la dissiper, un ensemble sophistiqué de mécanismes de refroidissement, incluant des procédés à air et à liquide, la canalise afin d'éviter les dysfonctionnements matériels et les performances sous-optimales.

Rôle des pastilles thermiques dans les serveurs

Avec l'augmentation des exigences informatiques, les data centers concentrent de plus en plus de racks de serveurs dans des espaces restreints — augmentant la densité de chaleur globale et le risque de points chauds. Sans gestion thermique efficace, les composants peuvent subir un étranglement thermique, ce qui dégrade les performances, accélère les défaillances matérielles et contribue à des dysfonctionnements prématurés du système.

Les dissipateurs thermiques sont fréquemment utilisés pour dissiper la chaleur des composants tels que les processeurs. Mais entre les composants et leurs dissipateurs thermiques, des espaces d'air, même très petits, peuvent compromettre la conduction thermique. C'est là que les pastilles thermiques entrent en jeu.

Constituées d'un matériau d'interface thermique (TIM), les pastilles thermiques aident à évacuer la chaleur en formant une couche entre une source de chaleur et un dissipateur thermique. Elles sont composées de matériaux thermoconducteurs qui peuvent être moulés pour s'adapter aux espaces interstitiels ou aux entrefers, facilitant ainsi le transfert de chaleur entre les composants d'un serveur et un dissipateur thermique ou une plaque froide. Elles remplacent l'air par des matériaux présentant une meilleure conductivité thermique et elles s'adaptent aux irrégularités de surface. Il est important que le matériau d'interface thermique comble les vides sans interférer avec les performances du composant électronique.

Les pastilles thermiques sont particulièrement utiles dans les racks de serveurs denses grâce à plusieurs de leurs caractéristiques :

• Conformabilité : les pastilles thermiques peuvent être moulées à la forme requise pour combler efficacement les entrefers. Cela réduit la résistance et favorise le transfert de chaleur. Certaines pastilles thermiques ont une consistance proche de celle du mastic, ce qui leur permet de combler les vides plus efficacement et de garantir un meilleur contact de surface et un transfert de chaleur optimisé.
• Faible pression d'assemblage : les composants matériels fragiles sont protégés car les pastilles ne nécessitent pas de pression excessive pour le contact thermique.
• Performances constantes et facilité d'utilisation : contrairement aux graisses thermiques, qui nécessitent des réapplications fréquentes et peuvent être déplacées, les pastilles thermiques maintiennent des performances fiables dans le temps, même à des températures élevées. Les matériaux à changement de phase, un autre type de matériau d'interface thermique, sont fragiles, et les pâtes et graisses thermiques sont peu pratiques.

Pastilles thermiques ultra-souples série TG-AD

Les pastilles thermiques ultra-souples série TG-AD de T-Global Technology offrent une combinaison idéale de faible dureté, de haute conductivité thermique et de bonne isolation électrique, et constituent de fait une solide option pour la gestion thermique dans les data centers et autres environnements informatiques. Les pastilles sont capables de s'adapter aux irrégularités microscopiques entre les surfaces de contact.

La série TG-AD peut être fournie en feuilles standard ou sous forme de pièces découpées sur mesure, avec des épaisseurs s'étendant de 1 mm à 8 mm. Elle offre des performances fiables à long terme et elle est principalement destinée à l'industrie des serveurs, en particulier dans les applications où la gestion thermique de précision et la conformité de surface sont essentielles.

La série TG-AD présente plusieurs propriétés qui en font un matériau d'interface thermique supérieur, notamment :

• Dureté ultrafaible et haute conformabilité : la matrice à base de silicone, composante principale de la série TG-AD, confère aux pastilles une grande souplesse. Les produits sont mesurés sur l'échelle de dureté Shore 00 pour les matériaux très souples, s'étendant de 0 (très mou) à 100 (ferme).
• Les pastilles se déforment facilement, même sous une pression très faible, permettant aux ingénieurs de conception de garantir le contact entre les composants et les dissipateurs thermiques avec une force minimale. Une telle conformité mécanique est particulièrement précieuse lors de l'utilisation de composants présentant des surfaces irrégulières ou des hauteurs variables, comme des modules de régulateurs de tension (VRM) ou des boîtiers à billes.
• Haute conductivité thermique : la matrice en silicone de la série TG-AD inclut des matériaux de remplissage en céramique, qui sont d'excellents conducteurs de chaleur. La conductivité thermique est mesurée en watts par mètre-kelvin (W/mK), indiquant l'efficacité du transfert de chaleur. Plus la valeur est élevée, plus la chaleur se déplace rapidement et efficacement d'un côté de la pastille thermique à l'autre.
• Épaisseurs et formats personnalisables : outre sa disponibilité en différentes épaisseurs, la série TG-AD peut être personnalisée pour correspondre précisément aux composants, permettant aux ingénieurs de conception d'adapter les pastilles thermiques à leurs besoins exacts.

La série TG-AD comprend les gammes suivantes :

Le TG-AD30 (Figure 1), présentant une conductivité thermique de 3,0 W/mK et une dureté Shore 00 de 20.

Figure 1 : La pastille thermique ultra-souple TG-AD30 est formulée pour combler parfaitement les espaces entre les composants et les dissipateurs thermiques avec une pression minimale, offrant une faible impédance thermique. (Source de l'image : T-Global Technology)

Le TG-AD66 (Figure 2), présentant une conductivité thermique de 6,6 W/mK et une dureté Shore 00 de 25.

Figure 2 : Le TG-AD66 peut être fourni en feuilles standard ou sous forme de pièces découpées sur mesure, avec des épaisseurs s'étendant de 1,0 mm à 8,0 mm. (Source de l'image : T-Global Technology)

Le TG-AD75, présentant une conductivité thermique de 7,5 W/mK avec une dureté Shore 00 de 25 (Figure 3).

Figure 3 : La série TG-AD75 de pastilles thermiques ultra-souples offre un ensemble de pastilles en silicone hautes performances présentant une conductivité thermique de 7,5 W/mK.

Tous les produits sont conformes aux normes RoHS et REACH et peuvent être fournis sous forme de feuilles standard ou de pièces découpées sur mesure, avec des épaisseurs s'étendant de 1 mm à 8 mm.

Choisir l'option thermique adéquate

Les pastilles thermiques TG-AD peuvent être utilisées dans diverses applications de data centers et de serveurs, y compris le refroidissement des processeurs et des processeurs graphiques, les modules de mémoire et les VRM, offrant une gestion thermique dans des environnements de plus en plus denses. Les microserveurs et serveurs périphériques, qui présentent un flux d'air limité et des tolérances mécaniques restreintes, peuvent également bénéficier de l'utilisation de pastilles thermiques.

La sélection de la pastille thermique adaptée à une application spécifique requiert généralement une analyse minutieuse des conditions de fonctionnement et de l'équilibre que les ingénieurs de conception souhaitent atteindre entre différentes caractéristiques.

Les facteurs à prendre en compte lors de la sélection d'une pastille thermique incluent les suivants :

• Application finale et environnement d'exploitation : bien que la plupart des racks de serveurs présentent des conditions de fonctionnement similaires, il est néanmoins essentiel de s'assurer que les pastilles thermiques peuvent résister aux températures, à la poussière et aux vibrations auxquelles l'équipement est susceptible d'être exposé.
• Conductivité : il est généralement recommandé de sélectionner d'abord la conductivité, puis la dureté. T-Global propose un tableau pratique pour trouver la bonne combinaison.
• Épaisseur : les feuilles plus fines ont une conductivité légèrement supérieure, mais les pastilles plus épaisses peuvent combler des espaces plus importants et mieux s'adapter aux surfaces irrégulières. T-Global recommande d'utiliser des pastilles plus épaisses lorsque les tolérances mécaniques sont élevées.
• Rigidité diélectrique : une isolation électrique peut parfois être nécessaire pour protéger les composants. Les pastilles thermiques à rigidité diélectrique élevée préviennent les courts-circuits électriques susceptibles d'entraîner des défaillances du système. Les pastilles plus dures ou renforcées de fibre de verre présentent généralement une meilleure rigidité diélectrique.

Conclusion

Le choix d'une pastille thermique appropriée aide les concepteurs à combler l'espace entre les composants générateurs de chaleur et leurs éléments de refroidissement associés. Les pastilles thermiques ultra-souples série TG-AD de T-Global Technology contribuent à maintenir la température des racks de serveurs et des data centers, augmentant ainsi leur durée de vie et leur durabilité.