PÂTE THERMIQUE
1) Pâtes thermiques : Marketing et arnaques2) Choisir et appliquer la pâte thermique sur son Processeur3) CPU : Comment appliquer la pâte thermique pour un meilleur résultat ? 
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Lorsque l'on voit le prix de vente de certaines pâtes thermique vendues à prix de l'or (ou presque du caviar :-) il y a lieu de se poser des questions
Sont elles plus efficaces pour autant ?
Introduction aux pâtes, tampons et mastic
Les pâtes thermiques, également appelées pâtes thermiques, graisses thermiques ou pâtes réfrigérantes, sont connues pour servir à améliorer la connexion thermique entre la source de chaleur et le dissipateur thermique.
Elles compensent les irrégularités de surface qui autrement entraîneraient la formation de poches d'air ou de bulles, mauvais conducteurs de chaleur.
En plus des pâtes, il existe également des tampons thermiques sous forme solide.
En raison de leur composition et de leur structure uniques, ils offrent des avantages spécifiques dans le domaine de la gestion thermique.
Leur conductivité thermique inférieure à celle des pâtes thermiques est souvent compensée par leur facilité d'utilisation, leur fiabilité et leur moindre risque d'erreurs d'application.
La décision entre l'utilisation de tampons ou de pâtes dépend en fin de compte des exigences spécifiques de l'application, notamment des performances thermiques requises, des caractéristiques d'assemblage et de la facilité de maintenance.
La conductivité thermique des tampons est généralement comprise entre 1 et 8 W/mK (watts par mètre Kelvin), tandis que les pâtes spéciales peuvent même atteindre des valeurs supérieures à 10 W/mK.
La structure rigide des coussinets les rend moins adaptables aux structures de surface fines, ce qui peut conduire à une résistance d'interface thermique plus élevée.
Le soi-disant mastic thermique adopte une sorte de terrain intermédiaire, dans lequel la transition entre la pâte et le tampon est plus ou moins douce.
Voilà pour la description générale que tout le monde connaît réellement.
Marketing et vérité
Personne ne peut réinventer la physique et commercialiser des produits révolutionnaires qui promettent des différences extrêmes.
Bien sûr, il est toujours possible de faire quelque chose de mieux, mais pour le moment, nous avons déjà atteint les limites où les pâtes conventionnelles peuvent difficilement être nettement meilleures.
Presque toutes les pâtes sont désormais très bonnes, à condition de ne pas utiliser un produit complètement abandonné ou économique.
Les pâtes thermiques se caractérisent généralement par leur conductivité thermique la plus élevée possible sous forme de watts par mètre Kelvin (W/(m*K)).
Celsius et Kelvin doivent être assimilés ici, car tout dépend du taux d'augmentation de la température et l'augmentation ou la diminution de la température indiquée
Le marketing a découvert exactement cette valeur « K » de conductivité thermique il y a quelque temps et conduit le petit K sans défense à travers le village comme un cochon docile.
Car plus la valeur de la boîte est élevée, plus le contenu est cher à vendre à l'homme (ou à la femme).
Bien sûr, la valeur « K » n'est pas du tout sans importance, mais nous voulons calculer quelle différence est vraiment perceptible et où commence le bien-être de l'anaque.
Et la facilité d’utilisation est un autre facteur qui peut influencer les résultats obtenus dans la pratique plus que la composition chimique pure.
Il n'est même pas certain que les valeurs imprimées sur les containers de pâtes thermiques soient correctes.
De toute façon, il est difficile de le vérifier, d'autant plus que parfois même le fabricant ne sait pas ou ne peut pas vérifier ce qu'il a réellement imprimé dessus et ce qu'il contient réellement.
Ou alors il le sait, même si le contenu varie en qualité.
Eh bien, les unités ne sont pas si importantes, l'essentiel est que le nombre en vaut la peine.
L’industrie reste silencieuse, généralement pour de bonnes raisons.
Les pâtes sont en réalité fabriquées par des tiers et parviennent uniquement au secteur des pâtes thermiques via les embouteilleurs et les transformateurs.
Et assez souvent, vous obtenez en fait une pâte identique sous des noms différents auprès de différents fournisseurs dans les magasins.
Les marges bénéficiaires ? Tentant!
A cela on y ajoute que les valeurs de conductivité thermique , sont... bidons
Les constructeurs mettent des valeurs globales alors qu'effectives.
Des valeurs de 4 à 5 W/(m·K) ne sont pas possibles avec des pâtes conventionnelles dans les conditions habituelles sur un GPU ou un CPU en termes d'épaisseur de couche, de température et de pression (hormis comme il a été dit pour certaines pâtes spéciales pour des usages précis et qui ne concernent pas vraiment les utilisateurs que nous sommes)
Certains vendeurs sont néanmoins francs pour les descriptions :
Exemple :
Ex d'arnaques https://www.igorslab.de/noctua-nt-h2-ge ... einfall/6/Thermal Grizzly
Les valeurs de conductivité thermique, qui sont généralement déterminées théoriquement, diffèrent considérablement selon l'application, car des facteurs importants tels que la pression de contact, la température ou la surface ne peuvent pas être pris en compte de manière uniforme.
Depuis le 4ème trimestre 2020, tous nos produits de refroidissement ne fournissent plus de valeurs de conductivité thermique spécifiques.
Nous continuons de nous fier aux résultats de tests et d'évaluations indépendants afin que nos clients puissent avoir une impression plus réaliste des performances de nos produits dans la pratique dans des circonstances comparables.
Arctic
ARCTIC a consciemment décidé de ne fournir aucune valeur pour la conductivité thermique des pâtes thermiques et des tampons thermiques, car de nombreux fabricants inventent, augmentent artificiellement ou dissimulent cette valeur. La pâte thermique a une conductivité thermique de 1 à 4 W/mK. Les valeurs en dehors de cette plage, comme 12,5 W/mK, ne sont pas vraies.
De nombreux concurrents revendiquent des valeurs supérieures à 4 W/mK pour suggérer de meilleures performances. Cela conduit souvent à de fausses attentes et à des utilisateurs insatisfaits…
Où l'on voit que Noctua, Gelid.. non seulement donnent des chiffres bidons mais en PLUS sont moins efficaces qu'un produit de la concurrence comme un certain modèle de chez Thermalright
A cela on y ajoute que la composition alors que le nom n'a pas changé, peut varier
Une pâte valable il y a 4 ans "peut" ne plus l'être de nos jours (le fabricant pour réduire les coûts) à changé la composition
Inversement pour les plus sérieux, certaines pâtes pas toujours considérées comme la meilleures de la marque, peuvent se voir projeter un cran plus haut, car le fabricant à trouvé une nouvelle pâte, et décale tout le restant de sa gamme
Exemple :
A était moyen
B était meilleure
D est la nouvelle pâte
A reste en place mais le contenu est celui de B
(on peut citer là encore ThermalRight qui procède ainsi)
LES CATEGORIES
Pâtes thermiques à base de silicone :Nous utilisons majoritairement des pâtes thermiques à base de silicone.
Ceux-ci sont largement utilisés en raison de leur excellente stabilité thermique et chimique. Ils sont constitués de polymères à base de silicone enrichis de charges thermiquement conductrices comme l'oxyde d'aluminium ou l'argent. Leurs principaux avantages sont la durabilité et la capacité de résister à une large plage de températures.
Cependant, ils ont tendance à avoir une conductivité thermique inférieure à celle de certains autres matériaux (principalement métalliques et donc électriquement conducteurs), ce qui les rend moins idéaux pour certaines applications ayant des exigences de transfert de chaleur extrêmement élevées.
Les pâtes à base de silicone ont tendance à être moins réactives, ce qui les rend idéales pour les applications où la stabilité chimique est importante.
Pâtes thermiques à base d'esters éthyliquesLes esters sont des composés organiques formés par la réaction d'un acide avec un alcool. Ils assurent généralement une bonne lubrification et ont une viscosité inférieure à celle des silicones.
Les pâtes à base d'ester éthylique, une catégorie moins courante, utilisent les composés organiques du groupe ester pour fournir une conductivité thermique modérée à bonne. Ils sont utiles dans des applications spécifiques où la compatibilité chimique avec certains plastiques et matériaux est importante.
Ces pâtes offrent un bon équilibre entre conductivité thermique et isolation électrique, mais peuvent être à la traîne des pâtes à base de silicone en termes de longévité et de tenue en température.
Les esters peuvent s'oxyder ou s'hydrolyser dans certaines conditions, ce qui peut affecter leur stabilité à long terme.
Cependant, les pâtes à base d’esters sont généralement beaucoup plus liquides et ont une viscosité plus faible.
Cela peut permettre d'obtenir une couche plus fine et plus uniforme, ce qui peut être bénéfique dans certaines applications.
Autres pâtes sans silicone :Elles peuvent être à base de divers matériaux, notamment des huiles synthétiques ou même de l'eau pour certaines applications non permanentes.
Pad thermiques/Coussinets thermiques :ils sont généralement constitués d'un matériau matriciel polymère enrichi de charges thermiquement conductrices.
Les matériaux de matrice peuvent être des silicones, des acrylates ou des polyuréthanes, tandis que les charges peuvent être constituées de particules de céramique, d'oxyde d'aluminium, de nitrure de bore, d'argent ou de graphite.
Le choix et le rapport entre les charges et la matrice sont cruciaux pour la conductivité thermique du tampon.
En revanche, les pâtes thermiques sont basées sur une base plus liquide qui contient un mélange de substances huileuses ou contenant du silicone avec des particules thermiquement conductrices similaires.
Les pâtes comblent plus efficacement les micro-irrégularités des surfaces, ce qui entraîne une moindre résistance thermique.
Les propriétés particulières des tampons thermiques et les différences de matrice utilisée par rapport aux pâtes thermiques sont au cœur de leur application et de leurs performances.
La stabilité chimique de la matrice polymère des tampons contribue à la longévité et minimise le risque de dégradation des performances due au vieillissement ou aux cycles thermiques.
Pour résumer : Les pâtes à base de silicone constituent un choix sûr pour de nombreuses applications en raison de leur polyvalence et de leur durabilité, tandis que les pâtes à base de métal et de céramique sont préférées pour les applications nécessitant des exigences thermiques plus élevées.
Les pâtes à base d'ester d'éthyle peuvent être utiles dans des applications de niche où des compatibilités de matériaux spécifiques sont requises. Les pâtes à base de carbone offrent des solutions innovantes pour les applications haut de gamme nécessitant un transfert thermique optimal.
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à base de métal
Avantages :Les métaux tels que l’argent, le cuivre et l’aluminium offrent une excellente conductivité thermique, ce qui entraîne une dissipation thermique plus efficace. Les charges à base de métal conservent leurs propriétés thermiques même à des températures de fonctionnement élevées. Un cas particulier est celui du métal dit liquide (LM).
Inconvénients :La plupart des métaux sont conducteurs d'électricité, ce qui présente un risque de court-circuit si la pâte entre en contact avec des contacts électriques. L'effort d'application est beaucoup plus élevé que d'habitude. Certains métaux peuvent également se corroder, notamment dans des environnements humides, ce qui peut dégrader les performances de la pâte avec le temps.
Les pâtes thermiques à métal liquide représentent une solution innovante dans le domaine de la dissipation thermique pour l'électronique haute performance.
De par leurs propriétés uniques, elles offrent une conductivité thermique améliorée par rapport aux pâtes thermiques traditionnelles.
Ces pâtes sont principalement à base d'alliages de gallium, liquides à température ambiante et possédant d'excellentes propriétés de transfert thermique.
Cependant, l’utilisation de métal liquide dans les pâtes thermiques présente des défis et des problèmes de sécurité spécifiques.
Elles se caractérisent par leur conductivité thermique exceptionnellement élevée, nettement supérieure à celle des pâtes thermiques classiques. Cette conductivité élevée est due à la nature métallique des alliages de gallium, qui permettent un transfert de chaleur direct et efficace entre le CPU/GPU et le refroidisseur.
Le gallium forme des alliages avec d'autres métaux comme l'indium et l'étain qui restent liquides à température ambiante et permettent un excellent mouillage des surfaces de contact. C'est la théorie, mais bien sûr, il y a un mais...
Le gallium joue un rôle central dans l’efficacité des pâtes thermiques à métaux liquides en raison de sa faible température de fusion et de sa conductivité thermique élevée.
Il permet une adaptation quasi parfaite aux surfaces de contact et minimise la résistance thermique.
Malgré les avantages du gallium, les chercheurs et les développeurs recherchent toujours des alternatives offrant des propriétés thermiques similaires mais sans les inconvénients associés tels que la corrosion et la conductivité électrique.
Les alternatives possibles incluent des pâtes avancées à base de céramique et des matériaux carbonés tels que le graphène ou les nanotubes de carbone, qui offrent également une conductivité thermique élevée mais sont électriquement isolants et ne posent pas de problèmes de corrosion.
Défis et problèmes de sécurité
Le gallium et ses alliages peuvent réagir avec certains métaux comme l'aluminium, provoquant de la corrosion et des dommages aux radiateurs et autres composants.
Cette réaction est particulièrement problématique avec les refroidisseurs en aluminium ou les points de contact fabriqués dans ce matériau.
Les pâtes thermiques à métal liquide sont électriquement conductrices, ce qui augmente le risque de courts-circuits et d'endommagement des composants électroniques en cas de mauvaise utilisation.
De par leur nature liquide, ces pâtes nécessitent une application minutieuse et précise pour éviter les débordements et la contamination des composants adjacents
Conclusion ; C'est à destination des overclockers, de ceux qui font des concours de refroidissement et qui sont prêts à démonter leur PC tous les 6 mois pour remettre de la pâte thermique
A cela on y ajoute la dangerosité lors de l'application et/ou d'une mauvaise utilisation (Risque de rendre la carte mère HS)
à base de céramique Avantages :Les charges céramiques telles que le boronitrure, l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de zinc sont électriquement isolantes, ce qui les rend sûres pour les applications où une isolation électrique est requise. Ils sont également chimiquement inertes et ne réagissent pas avec d’autres matériaux ou conditions environnementales. Ergo, ils offrent une grande stabilité chimique.
Inconvénients :Bien qu’ils offrent une bonne conductivité thermique, ils n’atteignent pas les valeurs des charges métalliques. Les charges céramiques de haute qualité peuvent être ou non plus chères que certaines alternatives à base de métal.
à base de carbone Avantages :Les matériaux carbonés tels que le graphène et les nanotubes de carbone offrent à la fois une très haute conductivité thermique et une isolation électrique (graphane). Ces matériaux peuvent être fabriqués dans diverses structures pour répondre à des exigences spécifiques. Cela signifie qu'ils peuvent être utilisés de manière extrêmement flexible.
Inconvénients :La production de matériaux carbonés de haute pureté peut être coûteuse. La dispersion dans la matrice est également un point de friction. En effet, la répartition uniforme des matériaux carbonés dans la matrice de support peut être très difficile, ce qui peut affecter la cohérence de la conductivité thermique.
En combinant différentes charges, les fabricants peuvent tirer parti des avantages de chaque matériau pour obtenir un équilibre optimisé entre conductivité thermique, isolation électrique et coût.
Le développement d'une telle pâte contenant diverses charges nécessite des recherches et des tests approfondis pour garantir la compatibilité et les performances. Les tampons dits en graphite, commercialisés depuis de nombreuses années, jouissent ici d'un certain statut particulier.
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LE MYTHE DES SOI-DISANT NANOPARTICULESL’utilisation de nanoparticules dans les pâtes thermiques est souvent présentée comme une percée dans la technologie des interfaces thermiques, promettant une conductivité thermique améliorée et des performances supérieures à celles des pâtes traditionnelles.
Alors que les nanoparticules offrent théoriquement le potentiel d’augmenter considérablement la conductivité thermique en raison de leur rapport surface/volume exceptionnellement élevé et de leur capacité à remplir plus efficacement les microvides, il existe des défis et des considérations pratiques qui limitent leur efficacité dans les applications réelles.
Cela conduit souvent à considérer les avantages des nanoparticules dans les pâtes thermiques comme une stratégie marketing plutôt que comme un résultat réel pour des pâtes optimales.
Les raisons en sont vraiment diverses.
En raison de leur énergie de surface élevée, les nanoparticules ont tendance à s’agglomérer, ce qui signifie qu’elles s’agglutinent et forment des agrégats de particules plus gros.
Cela peut rendre difficile la répartition homogène des nanoparticules dans la pâte et réduire l’efficacité du transfert thermique.
L'agglomération peut également augmenter la viscosité de la pâte, affectant son applicabilité et sa capacité à former des couches fines et uniformes.
La production et la stabilisation de nanoparticules sont coûteuses et techniquement exigeantes.
Le coût élevé de production des pâtes thermiques à base de nanoparticules peut éclipser les avantages potentiels en termes de performances, en particulier si les améliorations de la conductivité thermique sont marginales ou ne justifient pas le coût supplémentaire.
Bien que les nanoparticules puissent augmenter la conductivité thermique potentielle de la pâte, le gain réel dans les applications réelles est souvent limité.
Un transfert de chaleur efficace dépend non seulement de la conductivité de la pâte, mais également de sa capacité à former une couche fine, uniforme et sans bulles d'air entre les surfaces.
La viscosité accrue provoquée par les nanoparticules peut remettre en cause ces exigences.
Les nanoparticules posent également des problèmes potentiels de sécurité et de stabilité. La stabilité chimique à long terme des nanoparticules dans les liants et leur impact potentiel sur la santé et la sécurité sont des domaines qui nécessitent des recherches plus approfondies.
De plus, les nanoparticules peuvent poser des défis en termes de durabilité environnementale et d’élimination.
Dans certains cas, les avantages allégués des nanoparticules dans la pâte thermique sont davantage motivés par des initiatives marketing que par des améliorations substantielles et mesurables des performances.
Les consommateurs peuvent être attirés par l’hypothèse selon laquelle « nano » équivaut automatiquement à une technologie supérieure, même si les améliorations des performances réelles sont minimes, voire inexistantes.
Il est important que les consommateurs restent perspicaces et évaluent les données de performance réelles et les rapports coûts-avantages plutôt que de se fier uniquement aux allégations marketing.
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Vieillissement et décomposition des pâtes et tampons en général
Malgré son efficacité en matière de transfert de chaleur, une solution à base de pâte/pad thermique peut, au fil du temps, être soumise à des processus de décomposition physiques et chimiques qui affectent sa conductivité thermique.
La dégradation des pâtes thermiques, qui n’affecte pas uniquement la matrice, peut être provoquée par différents mécanismes dont :
Dégradation thermique :
À des températures de fonctionnement élevées, les composants organiques de la pâte peuvent se décomposer, entraînant une réduction de la conductivité thermique.
Effet de pompage :
les changements cycliques de température peuvent provoquer le « pompage » de la pâte hors de la zone d'interface, réduisant ainsi la zone de contact effective.
Séchage et durcissement :
L'évaporation des solvants ou le durcissement du liant au fil du temps peuvent affecter la capacité de la pâte à combler les micro-interstices.
Réactions chimiques :
Les réactions entre les composants de la pâte et les métaux des surfaces adjacentes peuvent conduire à la formation de couches non conductrices.
La dégradation des pâtes thermiques peut avoir des effets négatifs importants sur les systèmes électroniques, notamment une augmentation des températures de fonctionnement des composants, ce qui peut entraîner une réduction des performances ou une défaillance.
Des dommages à long terme aux composants électroniques dus à un refroidissement insuffisant sont également possibles.
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STOCKAGELa pâte thermique dégradée par un stockage prolongé peut avoir plusieurs effets négatifs sur les performances, comme un moindre transfert de chaleur.
Un transfert thermique efficace est compromis par la séparation des composants ou par un changement de consistance de la pâte, ce qui peut entraîner des températures de fonctionnement des composants plus élevées.
L'augmentation de la viscosité ou le séchage de la pâte rendent également difficile la formation d'une couche fine et uniforme entre les surfaces, ce qui est nécessaire pour un transfert de chaleur optimal.
Pour maximiser la durabilité de la pâte thermique, il y a quelques points à considérer :
- Conservez la pâte thermique dans un endroit frais et sec, à l'abri de la lumière directe du soleil ou des sources de chaleur.
- Assurez-vous que le tube est bien fermé après chaque utilisation pour minimiser l'évaporation du solvant.
De nombreux fabricants fournissent également une date d’expiration qui doit être respectée pour garantir les meilleures performances.
Bien que la pâte thermique soit conçue pour fonctionner à long terme, un stockage excessif peut affecter négativement ses propriétés physiques et chimiques.
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LA REALITE SUR UN TEST INDEPENDANT (En 2024)
Malgré le fait que la température relevée soit au sein du processeur, il faut se rappeler que globalement une différence de quelques degrés sur son propre PC est "normale" en fonction de
- Du type de processeur (AMD, INTEL), de sa génération et consommation, et pire, chaque processeur n 'est pas identique au sein d'une même famille
- Du système de refroidissement qui va au delà du choix Air/Aio
- Du boitier, du nombre et types de ventilos
- De la température ambiante
- De l'agencement au sein du boitier (un simple cable mal rangé influe sur le flux d'air et peut faire augmenter de quelques dégrés)
- Du type de tests utilisés
- Du "comment ?" a été appliqué la pâte thermique. Parfois un tout petit tour de vis sur le serrage peut tout changer
- ... et je dois en oublier
- Certains pâtes gardent les mêmes propriétés au bout d'un an, d'autres pas. Certaines perdent seulement entre 1 et 3 degrés au bout de 10 ans (mais il y a de nombreux critères qui entrent en ligne de compte pour cela)
Tout cela n'est jamais dit lors des tests que l'on trouve sur le net
La compatibilité avec les traitements de surface est également importante à prendre en compte, car certains dissipateurs thermiques peuvent avoir des traitements de surface ou des revêtements qui affectent l'adhérence et la conductivité thermique de la pâte thermique.
La pâte doit être compatible avec ces traitements pour assurer une interface thermique efficace.
Presque tous les utilisateurs finaux l’oublient.
En fin de compte, la sélection de la pâte thermique optimale pour les dissipateurs thermiques en aluminium ou en cuivre nécessite un examen attentif des propriétés des matériaux, des conditions de fonctionnement et des exigences spécifiques, sauf que ces données ne sont presque jamais connues et que presque tous les tests de pâtes thermiques ignorent complètement ces informations fondamentales.
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Sa source : https://www.igorslab.de/waermeleitpasten-chart/
Sous AIO Sous AIR
Donc la question qui se pose pour l'utilisateur final...
Est ce que cela vaut le coût de dépenser le double voire le triple pour gagner 1 ou 3 degrés, sans compter que les meilleures (métal liquide) pâtes demandent à être changées souvent au bout de 6 mois, alors que pour d'autres elles ne vont pas bouger pendant 10 ans ?
Néanmoins, en fin de compte, ce que vous payez pour une pâte et ce que le fabricant se vante de la conductivité thermique théorique est souvent moins important.
Vous pouvez obtenir de très bonnes pâtes à des prix acceptables et au final, c'est souvent seule la bonne application qui détermine le succès ou l'échec du remplacement de la pâte thermique.
SOURCES
L'ensemble de l'article est un extrait (copier coller) de
https://www.igorslab.de/waermeleitpaste ... gruende/2/
Je conseille la lecture de cet article donc plus complet surtout sur le plan technique
Idem pour celui ci
https://www.igorslab.de/geheimakte-waer ... erschiede/
Et pour des tests de pate thermique
https://www.igorslab.de/category/kuehlu ... -und-pads/