Le TIM (Thermal Interface Materiel) est un matériau qui est utilisé comme interface pour conduire la chaleur entre deux éléments. En d’autres termes le TIM est utilisé entre un élément qui produit de la chaleur et un autre qui est chargée de la dissiper. L’élément chauffant pour le monde de l’informatique, c’est évidemment un circuit intégré (CPU, GPU, RAM, etc.). L’élément dissipant est un échangeur de chaleur, c’est-à-dire un waterblock ou un radiateur.

Pourquoi utiliser un TIM ?

Avec deux surfaces métalliques l’une contre l’autre, il reste obligatoirement des écarts, des micro-cavités invisibles a l’œil nu. Même si les deux surfaces ont été parfaitement poncer avec du grain très fin et poli avec un disque à polir. Comme l’air est un très mauvais conducteur thermique (et électrique 😉 ) il faut combler ces écarts avec un matériau avec de meilleures propriétés, un TIM.

La plupart des TIM sont également des plus mauvais conducteur thermique que le métal. C’est pourquoi il faut en mettre un tout petit peu, un film très fin. Même le métal liquide n’échappe pas à cette règle, car plus on en mets plus la résistance thermique augmente !. La conductivité thermique s’exprime en Watt mètre Kelvin ou W⋅m^–1⋅K^–1 (Watt=puissance, mètre=distance, Kelvin=température).

Les différents types de TIM

A part pour la pâte thermique liquide, ou métal liquide (qui a dit terminator ? 😉 ), il y a deux ingrédients principaux. Le liant comme par exemple le silicone et une poudre très fine d’un conducteur thermique comme par exemple le métal. C’est la qualité et le dosage de ces deux composants qui vont faire de l’excellente, de la bonne ou de la mauvaise pâte thermique.

• la graisse thermique, pâte visqueuse non adhésive, avec des compositions variées, qui permettent d’offrir un niveau de conductivité thermique différent. Certaines sont à base de minéraux, d’autres à base de métal. La graisse thermique à base de métal peu être électriquement capacitive ou conductive, mais transfère bien mieux la chaleur. L’épaisseur de la pâte après fixation du radiateur est très petite, ce qui ne rajoute peu de résistance thermique par rapport a d’autres type.
  • Il y a aussi une version adhésive. Elle est destinée à supporter des radiateurs plutôt légers qui n’ont pas de fixation. La différence se situe au niveau de l’épaisseur finale, qui est en général plus importante avec donc plus de résistance thermique (il faut en effet en mettre une quantité suffisante).
• Un tampon ou ruban thermique, il est de forme carrée ou rectangulaire et d’épaisseurs variées. Un tampon thermique est constitué de matière molle et prêt a l’emploi. Il peut être adhésif ou non. Un pad thermique n’est pas performant du fait notamment de son épaisseur souvent importante. En revanche il peut aider a rattraper des différences de niveau importantes entre le composant et la surface du radiateur (par exemple : ventirad de carte graphique).
• la graisse thermique a changement de phase, elle change de consistance avec la température, ce qui simplifie la pose. Solide a froid et pâteux a chaud.
• le liquide thermique, c’est à ma connaissance toujours du métal liquide donc avec des performances maximales ! (proche d’un contact parfait du métal contre le métal). Les performances sont par contre aussi grandes que les contraintes (voir plus bas). La soudure a l’indium, arriver à la température de fusion, est une pâte thermique liquide qui se solidifie en refroidissant. On peu la qualifier de pâte thermique liquide adhésive. De fait la pâte thermique liquide non adhésive, qui ne solidifie pas (sauf par corrosion), c’est par exemple de la Thermal Grizzly.

La pâte thermique liquide, la panacée ?

Il y a un TIM qui peut être utilisé par tout le monde, avec une performante aussi grande qu’une soudure a l’indium, c’est la pâte thermique au métal liquide !. Comme son nom l’indique c’est du métal liquide. Mais point de température de fusion a respecté car c’est un liquide à température ambiante. Ceci grâce au principe d’alliage eutectique, alliage issue d’un ratio d’étain, de gallium et d’indium. La conductivité thermique est évidemment excellente, mais attention il y a des contreparties…comme toujours !.

Les inconvénients de ce type de TIM

Premièrement c’est un bon conducteur électrique. Par conséquent il faut faire attention à ne pas en mette à côté de l’IHS pour un montage de ventirad ou à côté du die pour un delid. Il est même recommandé de mettre du ruban isolant (électrique) autour. Deuxièmement, en contact avec de l’aluminium et dans une moindre mesure du cuivre, cela va provoquer de la corrosion galvanique ou électrochimique. Plus concrètement un plaquage de certains métaux de l’alliage va se créer sur l’aluminium. Phénomène bien connu, entre autres des pratiquants de watercooling 😉 .

Pour éviter ce fâcheux désagrément, il faut opter pour une surface plaquée en nickel ou en argent. Avec ces matériaux, la DDP (différence de potentiel électrique), devient alors trop faible avec l’alliage, ce qui empêche l’électrolyse. C’est en effet une DDP trop grande entre deux matériaux qui cause la réaction électrochimique. La majorité des ventirad ont une base nickel, en ce qui concerne l’argent, seul un fabricant (Aquacomputer) à ma connaissance propose des waterblocks plaqué argent.

Crédit image : Thermal Grizzly, Arctic.

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Pour en savoir plus sur les CPU, vous pouvez consulter le guide sur les processeurs.
Pour en savoir plus sur les cartes-mères vous pouvez consulter le guide sur les cartes-mères.