dissipateurs-thermiques

La dissipation thermique joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement et la stabilité de tout montage électronique. Pour cela, il existe une multitude de dissipateurs thermiques, disponibles dans des formes et dimensions très variées. Découvrons ensemble les principaux types.

Le thème de ce numéro est le prototypage et la production. Un aspect incontournable de cette phase consiste à s’assurer que les composants dissipant la chaleur restent dans des limites de température sûres ; faute de quoi, le risque de pannes précoces ou de détériorations matérielles est bien réel.

Les dissipateurs thermiques peuvent sembler des composants sans intérêt : ils ne remplissent pas de fonction électronique directe, mais leur choix et leur mise en œuvre sont cruciaux en conception comme en fabrication. Et le marché en propose une grande variété : de minuscules ailettes à clipser sur des transistors TO-92 ou TO-5, à de grands profilés en aluminium vissés sur les boîtiers TO-220 et assimilés, ou encore à des dissipateurs massifs capables de refroidir plusieurs transistors ou un processeur de PC. La diversité est immense

Heatsinks 1 — Figure 1. Différents dissipateurs adaptés à divers boîtiers. Pour transistors TO-18 (A),
trois dissipateurs à clipser pour TO-5 (B), deux modèles autocollants pour circuits intégrés CMS
— par exemple sur un Raspberry Pi (C), dissipateurs à clip ou à fixation PCB pour TO-220 et boîtiers plus grands (D),
dissipateur pour montage PCB sur boîtier TO-3 (E). Également : divers accessoires isolants, dont une rondelle en mica (haut)
, deux bagues rouges pour isoler les vis des dissipateurs, et plusieurs rondelles en silicone gris (F). (Source : David Ashton)

Ils sont souvent anodisés en noir. Rappelons-nous nos cours de physique : les corps noirs rayonnent la chaleur plus efficacement que surfaces métalliques. Si vous avez déjà monté plusieurs transistors sur un même dissipateur, vous avez sûrement manipulé des accessoires isolants comme les rondelles en mica ou en silicone, ou encore les bagues en PTFE, destinés à éviter tout contact électrique entre les composants et le dissipateur.

Chaque dissipateur est caractérisé par un coefficient exprimé en °C d’élévation thermique par watt dissipé, mais l’utilisation de rondelles isolantes complique ces calculs.

Le contact thermique reste cependant déterminant. On applique généralement une pâte thermique à base de silicone pour améliorer la conduction thermique entre le transistor et le dissipateur, les surfaces n’étant jamais parfaitement lisses, ce composé comble les micro-espaces afin d’optimiser le transfert.

Heatsinks 2 — Figure 2. Un grand dissipateur extrudé, pouvant être utilisé seul (à droite),
ou en deux parties assemblées avec un ventilateur fixé dessus (à gauche),
pour un refroidissement renforcé. (Source : David Ashton)

Dissipateurs actifs

Pour les dissipateurs de grande taille, on associe souvent des ventilateurs afin d’assurer un refroidissement par convection forcée, plus efficace que la simple convection naturelle. Les caloducs, quant à eux, permettent également un transfert de chaleur très performant, mais pourraient faire l’objet d’un article dédié.

La poussière constitue le principal ennemi des dissipateurs ventilés. Elle bloque la circulation d’air et agit comme une couverture qui retient la chaleur. Avec des ventilateurs, l’accumulation de poussière est encore plus rapide. D’où l’intérêt d’un filtre externe, bien plus facile à nettoyer qu’un dissipateur interne.

Heatsinks 3 — Figure 3. Un impressionnant dissipateur pour processeurs de PC,
combinant ventilation forcée et caloducs. (Source : Martin Rowe)

La figure 1 illustre plusieurs modèles de dissipateurs pour transistors, du TO-220 au TO-3. Certains se montent directement sur le composant, d’autres se fixent au circuit imprimé, le transistor étant alors vissé au dissipateur. On distingue également différents accessoires isolants : une rondelle en mica pour TO-3 (transparente), plusieurs rondelles en silicone (grises) et des bagues destinées à isoler électriquement les vis de fixation.

La figure 2 présente un dissipateur en deux parties. Elles peuvent être utilisées séparément (à droite), ou clipsées ensemble avec un ventilateur monté dessus (à gauche) pour une efficacité accrue. La figure 3 montre quant à elle un dissipateur de processeur PC — souvent imposant et même esthétique !

Note de la rédaction : cet article (250619-01) sera publié dans le numéro de novembre/décembre 2025 du magazine Elektor.