Types de dissipateurs thermiques : lequel choisir ?

Lorsque vos composants électroniques chauffent, il vous faut un moyen de les refroidir. C’est là que les dissipateurs thermiques entrent en jeu. Mais tous les dissipateurs thermiques ne se valent pas.

Il existe de nombreux types de dissipateurs thermiques, et chacun convient mieux à des situations différentes. Dans cet article, vous découvrirez les types les plus courants afin de choisir celui qui convient à votre projet.

Qu’est-ce qu’un dissipateur thermique ?

Un dissipateur thermique contribue à maintenir votre appareil au frais. Il prélève la chaleur des composants chauds comme le CPU et la répartit. Il est généralement fabriqué en métal, comme l’aluminium ou le cuivre.

La chaleur passe du composant au dissipateur thermique par contact, ce que l’on appelle la conduction. Elle se dissipe ensuite dans l’air par un processus appelé convection. Parfois, un ventilateur accélère le mouvement de l’air : on parle alors de convection forcée. Sans ventilateur, l’air circule de lui-même : c’est la convection naturelle.

Les dissipateurs thermiques comportent des ailettes qui augmentent la surface d’échange afin que davantage de chaleur puisse se dissiper dans l’air. Cela évite la surchauffe de votre appareil.

Comment fonctionne un dissipateur thermique ?

Lorsque vos composants électroniques fonctionnent, ils chauffent car le courant électrique les traverse. Il faut évacuer cette chaleur pour éviter que les composants ne surchauffent et ne tombent en panne. Un dissipateur thermique y contribue en absorbant la chaleur et en la répartissant sur une surface plus grande, ce qui permet une meilleure dissipation dans l’air.

Vous fixez le dissipateur thermique sur le composant chaud à l’aide d’un matériau spécifique, comme de la pâte thermique ou un pad. Ce matériau facilite le transfert de chaleur du composant vers le dissipateur.

Une fois la chaleur transférée au dissipateur thermique, celui-ci se refroidit en la cédant à l’air ambiant. Plus la surface du dissipateur est grande, meilleur est le refroidissement.

Un bon refroidissement est essentiel pour vos composants électroniques, et les dissipateurs thermiques en sont un élément clé.

Classification des dissipateurs thermiques selon le flux d’air

Les deux grandes catégories de dissipateurs thermiques sont les suivantes :

Dissipateur thermique passif

Un dissipateur thermique passif n’utilise ni ventilateur ni autre flux d’air forcé. Il est plus fiable car il ne comporte aucune pièce mobile. Par exemple, le dissipateur thermique fait parfois partie du boîtier de l’appareil. La chaleur passe des composants chauds aux parois du boîtier. Ces parois comportent généralement des ailettes en contact avec l’air extérieur pour favoriser le refroidissement.

Dissipateur thermique actif

Un dissipateur thermique actif comporte un dispositif motorisé, comme un ventilateur ou une soufflante, à proximité de sa surface. Il peut aussi utiliser un liquide pompé pour évacuer la chaleur. Comme il force la circulation d’air ou de liquide sur les ailettes, il refroidit mieux. Le dissipateur peut donc être plus petit et plus léger.

Classification des dissipateurs thermiques selon le procédé de fabrication

Examinons 6 types courants de dissipateurs thermiques selon leur procédé de fabrication :

Dissipateurs thermiques extrudés

La plupart des dissipateurs thermiques sont fabriqués en poussant de l’aluminium à travers une filière profilée. Cette méthode convient à de nombreuses applications. Elle est peu coûteuse et permet d’adapter facilement le produit à vos besoins. Leurs performances peuvent être faibles ou élevées, mais leur largeur est limitée par les capacités de la machine.

Dissipateurs thermiques assemblés par collage

On les utilise généralement lorsqu’il faut de grands dissipateurs thermiques. Vous pouvez associer différents métaux pour la base et les ailettes, comme l’aluminium et le cuivre. Cela améliore les performances du dissipateur sans le rendre trop lourd. Leurs performances vont de correctes à bonnes, mais leur coût est élevé.

Dissipateurs thermiques à ailettes rabotées

Ces dissipateurs thermiques sont fabriqués à partir d’une seule pièce de cuivre massif. Ils peuvent être conçus dans de nombreuses formes et comportent de nombreuses ailettes fines. Cela offre une plus grande surface de refroidissement. Ils fonctionnent plutôt bien, mais sont lourds et doivent être positionnés avec soin.

Dissipateurs thermiques emboutis

Ici, les ailettes métalliques sont pressées puis fixées à la base. On les utilise pour des appareils qui n’ont pas besoin de beaucoup de refroidissement. Ils coûtent très peu cher car ils sont faciles à fabriquer, mais ils refroidissent moins bien.

Dissipateurs thermiques forgés

Ils sont fabriqués en pressant fortement de l’aluminium ou du cuivre pour leur donner leur forme. Cette méthode permet de réaliser de nombreuses pièces à faible coût. Leurs performances sont correctes, mais les options de conception restent limitées.

Dissipateurs thermiques usinés CNC

Cette méthode permet de réaliser des formes très détaillées et complexes. Ils refroidissent très bien, mais coûtent cher et demandent du temps ; elle ne convient donc pas à la production rapide de grandes quantités.

Classification des dissipateurs thermiques refroidis par eau

Cette classification peut sembler confuse, mais elle désigne simplement trois types : les dissipateurs thermiques en métal massif, les dissipateurs thermiques à dispositifs diphasiques et les dissipateurs thermiques à liquide pompé.

Dissipateurs thermiques en métal massif

Ces dissipateurs thermiques possèdent une base massive qui absorbe la chaleur et des ailettes métalliques qui évacuent cette chaleur vers l'air ambiant. La base et les ailettes peuvent être fabriquées dans des métaux différents, comme le cuivre ou l'aluminium, en particulier pour l'électronique. Ce sont généralement les dissipateurs thermiques les moins chers du marché.

Dissipateur thermique à liquide pompé

Ces dissipateurs thermiques utilisent une pompe pour éloigner le liquide de la pièce chaude. Le liquide rejoint une plaque froide en contact avec la source de chaleur, puis retourne vers les ailettes pour se refroidir. Ce mode de refroidissement est très efficace, mais c'est le moins fiable pour l'électronique.

Dissipateur thermique diphasique

Les dissipateurs thermiques diphasiques utilisent des dispositifs comme les chambres à vapeur et les caloducs pour mieux évacuer la chaleur. Ces dispositifs conduisent très bien la chaleur, ce qui améliore le fonctionnement global de votre dissipateur thermique. Les caloducs transportent la chaleur de la pièce chaude vers des ailettes éloignées.

Les chambres à vapeur répartissent la chaleur sur toute la base pour refroidir les ailettes voisines. Ces dissipateurs thermiques sont presque aussi fiables que les modèles en métal massif, mais coûtent un peu plus cher.

Matériaux des dissipateurs thermiques

Comme mentionné plus haut, les dissipateurs thermiques sont généralement fabriqués en aluminium et en cuivre. Voici plus de détails :

Dissipateur thermique en aluminium

L'aluminium est léger, facile à usiner et peu coûteux. C'est pourquoi il constitue un excellent choix pour la plupart des dissipateurs thermiques. Les types courants sont les alliages 6061 et 6063, mais les nuances plus pures comme le 1050 et le 1100 conduisent un peu mieux la chaleur. L'aluminium conduit la chaleur environ deux fois moins bien que le cuivre. La chaleur ne peut donc pas se propager aussi loin de la pièce chaude à travers la base du dissipateur thermique.

Dissipateur thermique en cuivre

Le cuivre conduit bien mieux la chaleur, environ deux fois mieux que l'aluminium. On utilise le cuivre lorsqu'un meilleur refroidissement est nécessaire. Une nuance courante de cuivre utilisée est le CDA110.

Mais le cuivre est plus lourd, environ trois fois plus lourd, et coûte deux fois plus cher que l'aluminium. Il s'usine aussi un peu plus lentement que l'aluminium. Certains dissipateurs thermiques combinent les deux métaux : du cuivre pour la base et de l'aluminium pour les ailettes.

À quoi servent les dissipateurs thermiques ?

Les dissipateurs thermiques sont essentiels pour maintenir au frais les composants de votre PC, comme les CPU et les GPU. Mais vous pouvez aussi les utiliser pour bien d'autres applications, notamment :

• Cartes mères
• SSD et relais
• Transistors de puissance
• Cartes de circuits imprimés (PCB)
• À l'intérieur ou à l'extérieur des ordinateurs portables
• Amplificateurs

Comment choisir le bon dissipateur thermique

Pour sélectionner les meilleurs types de dissipateur thermique pour un ordinateur, vous devez tenir compte de votre configuration et de vos besoins en refroidissement. La première étape consiste à comprendre quelques notions de base sur votre appareil.

Voici ce que vous devez prendre en compte pour choisir des types de dissipateur thermique pour CPU ou d'autres dissipateurs thermiques :

• Quelle puissance consomme votre composant ? On parle de TDP, ou enveloppe thermique. Cela indique la chaleur maximale, en watts, que votre CPU ou GPU peut produire. Cela vous aide à savoir à quelle température il peut monter lorsqu'il travaille intensément.
• À quelle température votre CPU, ou d'autres composants, doit-il fonctionner pour donner le meilleur de lui-même ?
• De quel espace disposez-vous pour installer le dissipateur thermique ? Les dissipateurs thermiques existent en de nombreuses tailles, du plus petit au plus grand.
• Quelle conception ou forme de dissipateur thermique refroidira le mieux votre ordinateur ?
• Si vous avez besoin d'un dissipateur thermique actif (avec ventilateurs ou pièces mobiles) ou passif (sans pièces mobiles).
• Quel budget souhaitez-vous consacrer à votre dissipateur thermique ?

Conclusion

Le choix du bon dissipateur thermique dépend des besoins de votre appareil. Tenez compte de la quantité de chaleur à évacuer, de l'espace disponible et de votre budget.

Si vous avez besoin d'aide pour choisir ou concevoir le bon dissipateur thermique, contactez DEK dès aujourd'hui. Nous proposons des solutions de dissipateurs thermiques sur mesure, conçues pour vos besoins.