Pâte thermique ou tampons thermiques

La gestion de l'énergie thermique excédentaire (chaleur) est un aspect important des processus de conception et de fabrication de l'électronique d'aujourd'hui. L'équilibre entre les concepts de conception et les réalités de la production amène souvent les ingénieurs à se battre pour trouver l'approche optimale.

Si les dissipateurs thermiques ou d'autres composants mécaniques contribuent à maintenir les températures des composants électroniques à un niveau minimum, les matériaux d'interface thermique utilisés pour relier ces composants à d'autres composants électroniques jouent également un rôle important. Alors que la tendance à réduire la dimension et le poids des appareils se poursuit, les matériaux d'interface thermique sont souvent une ressource intégrale pour dissiper l'excès de chaleur. 

Les matériaux d'interface thermique (MIT) sous forme de tampons sont généralement les plus courants dans la fabrication électronique et représentent la majeure partie du marché total des MIT. Les MIT sont disponibles sous différentes formes, notamment sous forme de films minces, de matériaux de remplissage plus épais et de matériaux à changement de phase. Ces tampons sont généralement appliqués à froid à l'aide d'un processus manuel et/ou d'un léger adhésif pour aider à faire adhérer le tampon au composant, sans nécessiter d'outils ou d'équipements spéciaux.

Le processus d'application simplifié des tampons thermiques est souvent contrebalancé par les coûts de fabrication élevés, en raison du processus d'application manuelle et de la découpe sur mesure nécessaires pour chaque tampon du dispositif. Dans certains cas, il peut y avoir jusqu'à 20 tampons thermiques de dimensions différentes ou plus pour un même appareil. Lorsque des modifications sont apportées pour répondre aux évolutions du marché, les coûts liés à la création de nouvelles dimensions de tampons peuvent être importants, ce qui a un impact sur la rentabilité et la viabilité de nombreuses modifications d'appareils.

En outre, la plupart des tampons MIT ont des limites de déflexion. Les ouvriers chargés de l'assemblage doivent éviter que les tampons MIT ne se fracturent ou ne soient déchiquetés, ce qui pourrait entraîner des performances médiocres et d'éventuels rappels de produits.

Les matériaux d'interface thermique dosables sous diverses formes, y compris les composés non durcissants, les adhésifs, les enrobages et les gels, constituent une alternative aux tampons MIT.

Les fabricants qui utilisent des MIT dosables réalisent généralement d'importantes économies pour les raisons suivantes :

• les coûts de main-d'œuvre et de ressources humaines sont considérablement réduits car le processus d'approvisionnement et de dosage des matériaux est généralement automatisé ; 
• les coûts associés à la création de plusieurs dimensions de tampons MIT personnalisés sont éliminés grâce à une seule UGS de matériau MIT et à des capacités de dosage personnalisées ; 
• les coûts supplémentaires d'ingénierie et de matériau liés à la refonte des dispositifs de base et aux modifications de la dimension des tampons MIT sont éliminés ; 
• les systèmes de distribution MIT précis (une fois optimisés) éliminent pratiquement tout excès de matériau, ce qui permet de réaliser d'importantes économies de matériau à long terme.

Étant donné que la plupart des fabricants d'électronique sont généralement familiarisés avec le processus d'application manuelle des tampons et qu'ils sont généralement peu enclins à prendre des risques, il est compréhensible que les matériaux d'interface thermique dosable ne soient pas très appréciés. La perception générale est que tous les produits dosables sont salissants et difficiles à contrôler, ce qui entraîne des problèmes de manutention.

Si l'on ajoute à cela une expérience limitée de distribution de fluide et une connaissance minimale de l’équipement de distribution de fluide, les ingénieurs des procédés et les responsables des opérations craignent des processus de fabrication médiocres, ce qui se traduit par une application imprécise du MIT, des temps d'arrêt et une réduction de la durée de vie du produit.

Lesanecdotes liées aux premières utilisations des MIT dosables ont probablement contribué à créer des perceptions négatives. Lors du dosage de matériaux fluides, en particulier les MIT, les défis liés à la viscosité et à la précision du dosage ne sont pas faciles à résoudre. Qu'il s'agisse des risques de reprise, des problèmes de propreté ou des exigences d'une application particulière, ces perceptions erronées donnent l'impression que les défis de la fabrication sont insurmontables.

Pour la fabrication électronique,  les taux de réussite à long terme dépendent de la mise au point du bon processus. Le passage des tampons aux MIT dosables ne fait pas exception à la règle. Les fabricants cherchent simplement à obtenir la confirmation qu'un nouveau processus impliquant une distribution de fluide automatisée fonctionnera.

Dans la plupart des cas, la réussite d’un processus commence par une collaboration productive entre plusieurs experts en la matière. Lors de la transition vers des MIT dosables, il est essentiel de trouver les bons partenaires externes qui offrent une véritable expérience de partenariat et un soutien continu pour guider les fabricants tout au long du processus de changement. 

Les budgets et les ressources étant toujours limités, une collaboration fructueuse entre le fournisseur de matériaux et le fournisseur d'équipements de dosage est primordiale. En travaillant ensemble dans le cadre d'un effort de planification initial, ces partenaires peuvent mener des essais de dosage adéquats, travailler sur des scénarios d'expérimentation et fournir des données de processus pour aider les fabricants d'électronique à identifier et à affiner un processus réussi.

Comme les fournisseurs de matériaux peuvent préférer rester neutres à l'égard des fabricants d'équipements, la recherche du bon partenariat peut prendre du temps. Un autre défi découle de la configuration typique de l’équipement de dosage automatisé.

La plupart des solutions automatisées de distribution de fluide sont un mélange de différents produits et technologies pour l'alimentation, le dosage, la table de mouvement XYZ et le logiciel de mouvement. Cela oblige les fabricants à traiter avec plusieurs fournisseurs pour l'installation et la maintenance continue de l'équipement de distribution de fluide automatisé. 

Pour les fabricants d'électronique qui souhaitent passer des tampons MIT aux matériaux MIT de dosage, UniXact de Graco est le seul système automatisé de distribution de fluide de bout en bout sur le marché qui utilise tous les composants, le mouvement XYZ et le logiciel d'un seul et même fournisseur.

Depuis 1926, Graco est la référence mondiale en matière de technologie de gestion des fluides. Nous avons l'expérience et les relations avec les fournisseurs de matériaux nous permettant de collaborer et de savoir comment doser avec précision les MIT, ou autres produit d'étanchéité et adhésifs, pour une grande variété d'applications dans le cadre de la fabrication électronique. Nous nous concentrons sur la fourniture répondant le mieux aux besoins de nos clients industriels en travaillant avec nos clients et leurs fournisseurs de matériaux afin de dépanner, tester et trouver des solutions qui résolvent les problèmes que d'autres fabricants d'équipements ne peuvent pas résoudre. 

Pour en savoir plus sur la façon dont Graco peut vous aider à doser avec précision les MIT pour contrôler l'excès de chaleur grâce à un dosage précis et fiable de l'interface thermique, consultez le site UniXact.