Dans les ordinateurs, de nombreuses pièces peuvent produire beaucoup de chaleur et doivent être refroidies. Le CPU et le GPU sont les deux principales sources de chaleur. Ils ont généralement tous deux besoin d'un refroidissement actif, même dans un boîtier avec une bonne circulation d'air. La RAM, les SSD, la VRAM, les VRM et le chipset produisent une bonne quantité de chaleur. Souvent, ceux-ci peuvent s'en tirer avec un refroidissement passif dans un boîtier avec une bonne circulation d'air tant qu'ils ont un dissipateur thermique de taille raisonnable.
Toutes ces sources de chaleur sont refroidies en transférant la chaleur vers un dissipateur thermique actif ou passif, puis en faisant en sorte que le dissipateur thermique transfère la chaleur à l'air, qui est ensuite retiré du boîtier. Le processus est une physique assez fondamentale. Cependant, il nécessite un bon contact pour transférer efficacement la chaleur. Faire en sorte que le dissipateur thermique ait un bon contact avec l'air est plus simple que trivial. En tant que gaz, l'air pur épouse la forme du dissipateur thermique. La seule considération est de maximiser la surface du dissipateur thermique.
Cependant, obtenir un bon contact entre la pièce produisant de la chaleur et le dissipateur thermique est plus compliqué. Généralement, les deux pièces sont en métal, et même si elles sont toutes les deux usinées à plat et bien maintenues ensemble, le résultat n'est pas parfait. Le processus d'aplatissement peut laisser des rainures microscopiques, laissant entrer de l'air qui isole en fait le transfert de chaleur. De plus, dans certains cas, la force de montage peut entraîner une légère courbure d'une ou des deux pièces, entraînant un mauvais contact et un mauvais transfert de chaleur.
Pour minimiser ces problèmes, un composé thermique est généralement utilisé. Ceux-ci se présentent généralement sous quatre formats avec différents cas d'utilisation, avantages et inconvénients. Généralement, les utilisateurs finaux n'ont besoin de traiter qu'un seul type de composé thermique, la pâte thermique, de sorte que les deux sont généralement synonymes.
Pâte thermique
La pâte thermique est le type de composé thermique le plus couramment pensé. Il peut également être appelé graisse thermique et TIM, abréviation de matériau d'interface thermique. Les mélanges exacts varient, mais il s'agit généralement d'une pâte polymère avec de minuscules particules métalliques. L'intention est qu'une petite quantité soit placée sur la surface à refroidir.
Le refroidisseur est ensuite placé à plat sur le dessus, étalant naturellement la pâte thermique uniformément et remplissant les espaces, aussi petits soient-ils. Pour un processeur de taille standard, généralement, une goutte de pâte thermique de la taille d'un pois suffit pour fournir une couverture complète.
La pâte thermique se présente généralement dans une petite seringue, ce qui facilite l'application d'une petite quantité sur la zone souhaitée. Certains, cependant, se présentent sous forme de sachets qui peuvent être plus difficiles à appliquer et sont généralement assez salissants. La conductivité thermique est mesurée en W/mK, ou Watts par mètre Kelvin. Des nombres plus élevés sont meilleurs car plus de chaleur peut être transférée. Les pâtes thermiques offrent généralement environ 8 W/mK.
Les pâtes thermiques critiques ne sont - presque toujours - pas conductrices d'électricité, ce qui signifie que peu importe si une infime quantité s'échappe. Cela ne peut pas provoquer de court-circuit. La pâte thermique est généralement utilisée entre les processeurs et leurs refroidisseurs et les GPU et leurs refroidisseurs. La pâte thermique sèche généralement avec le temps et affiche souvent des performances dégradées après environ deux ans. À ce stade, il doit être nettoyé et réappliqué. En règle générale, la pâte thermique ne présente aucune capacité adhésive.
Coussinets thermiques
Les tampons thermiques sont essentiellement de minuscules éponges fines qui conduisent bien la chaleur. Ils ne sont généralement pas aussi bons pour conduire la chaleur que la pâte thermique, en partie parce qu'ils sont plus épais que la pâte ne l'est finalement. Ces coussinets thermiques sont faciles à appliquer car vous pouvez clairement voir exactement quelle couverture vous obtiendrez. Le tampon a tendance à être légèrement adhésif, ce qui rend le retrait difficile, surtout si le tampon se casse.
Les coussinets thermiques offrent une couche de protection pour les composants sensibles à la pression. La pression de montage peut parfois provoquer la fissuration des composants, surtout si tous les composants ne sont pas parfaitement de niveau. La petite éponge d'un tampon thermique lui permet d'absorber cette pression et aide à niveler les composants. Les pads thermiques ne sont généralement pas utilisés pour refroidir les CPU ou les GPU.
Cependant, ils figurent souvent sur la VRAM, les VRM, la RAM et les SSD. Ces appareils ne produisent généralement pas autant de chaleur. Ainsi, la conductivité thermique réduite par rapport à la pâte n'est pas un problème. Les économies de coûts sont cependant appréciées.
TIM à souder
Un processeur a en fait deux couches de dissipateur thermique. La puce CPU est couverte par un dissipateur de chaleur intégré ou IHS. L'IHS est ensuite refroidi par le dissipateur thermique avec une couche de pâte thermique standard entre eux. Pour s'assurer que l'IHS a un bon contact avec la puce CPU, une autre couche de composé thermique est utilisée pour une conductivité thermique optimale. Dans certains scénarios, une pâte thermique standard est utilisée. Cependant, la surface est petite, ce qui rend le transfert de chaleur plus difficile.
Dans les processeurs modernes, la soudure transfère la chaleur entre la puce du processeur et l'IHS. Ceci est généralement appliqué sous la forme d'une feuille miniature qui est pressée lors de l'application de l'IHS pour former une bonne connexion. En tant que métal, la conductivité thermique de la soudure est beaucoup plus élevée, à environ 50 W/mK. Il est également conducteur d'électricité, il faut donc veiller à isoler les composants à proximité.
Métal liquide
Certains passionnés et overclockers extrêmes choisissent d'utiliser un composé thermique en métal liquide. Ceux-ci sont à base de gallium, un métal liquide à température ambiante. Cependant, il est généralement allié à d'autres métaux. Cela signifie qu'il peut être appliqué de la même manière que la pâte thermique standard.
Il offre une excellente conductivité thermique, de l'ordre de 60W/mK. Son utilisation permet de voir plusieurs degrés de chute de température à mesure que la chaleur est transférée plus efficacement. Même si cela sonne bien, il y a plusieurs difficultés.
Il faut être très prudent lors de l'utilisation de métaux liquides. Tout d'abord, le gallium ne doit pas être manipulé directement. Le métal liquide est beaucoup moins dense que la pâte thermique, il en faut donc beaucoup moins. Il est électriquement conducteur, il peut donc provoquer des courts-circuits s'il se répand sur les composants.
Le gallium est également spectaculairement corrosif pour l'aluminium, qui est incompatible avec les dissipateurs thermiques à base d'aluminium. Les métaux liquides sont difficiles à nettoyer si vous souhaitez les réappliquer. Les composés thermiques à métaux liquides ne doivent pas être utilisés à moins que vous ne soyez très expérimenté et que vous connaissiez tous les risques qui les accompagnent.
Conclusion
Le composé thermique fait référence à toute forme de matériau d'interface thermique. Ces matériaux sont conçus pour fournir un bon contact physique et une conductivité thermique élevée afin de garantir que la chaleur peut être efficacement transférée. Dans la plupart des cas, le composé thermique signifiera la pâte thermique, car c'est généralement la seule forme que les utilisateurs finaux traitent.
D'autres types sont disponibles, cependant, avec des avantages et des inconvénients différents. La performance est mesurée en conductivité thermique avec les unités W/mK. Des valeurs plus élevées sont meilleures, mais d'autres facteurs tels que la facilité d'utilisation et la conductivité électrique doivent également être pris en compte.