Essenziale per la gestione termica Materiale di interfaccia termica per una dissipazione affidabile del calore nell'elettronica

I materiali di interfaccia termica sono sostanze termoconduttive utilizzate per il trasferimento di calore nei dispositivi elettronici. Servono a colmare eventuali spazi vuoti tra un dissipatore di calore e un componente elettronico (ad esempio un circuito)

TIM è l'acronimo di Thermal Interface Material (materiale di interfaccia termica). Il termine ne descrive il funzionamento: si tratta di un materiale che garantisce l'ottimizzazione termica all'interfaccia tra due componenti (componenti elettronici e dissipatore di calore).

I materiali di interfaccia termica vengono utilizzati per migliorare il contatto tra i componenti elettronici e i sistemi di raffreddamento. In questo modo, contribuiscono a dissipare il calore generato.

I TIM sono necessari per sostituire gli interstizi d'aria isolanti. Riducono la resistenza termica e, di conseguenza, aumentano la quantità di calore dissipato.

Un buon materiale di interfaccia termica presenta un’elevata conduttività termica e una buona comprimibilità, in modo da poter compensare completamente eventuali irregolarità tra il dissipatore di calore e i componenti elettronici. La stabilità termica garantisce che mantenga la propria struttura anche a temperature diverse. Le sue proprietà elettriche sono fondamentali se deve essere utilizzato per l’isolamento elettrico o come collegamento elettrico.

La scelta del materiale di interfaccia termica deve basarsi sulla configurazione di installazione e sulle condizioni operative. Il fattore determinante è la dimensione dello spazio d'aria che deve essere colmato tra il componente elettronico e il dissipatore di calore. Altri aspetti importanti sono le temperature a cui è esposto il TIM e, ovviamente, la potenza che deve essere dissipata.

Nell'elettronica di potenza, le tre categorie di TIM più diffuse sono: i riempitivi per spazi vuoti e i cuscinetti termici, particolarmente indicati come materiali di interfaccia termica per ampi spazi tra i componenti elettronici e le soluzioni di raffreddamento, grazie alla loro buona modellabilità. Le paste termiche presentano un'elevata conduttività termica, ma presentano alcuni svantaggi in termini di maneggevolezza e applicazione. La grafite è particolarmente indicata per applicazioni che richiedono tempi di funzionamento eccezionalmente lunghi, grazie alle sue elevate prestazioni.

Lo strato di cuscinetti termici dovrebbe essere il più sottile possibile, ma abbastanza spesso quanto necessario. Come regola generale, dovrebbero poter essere compressi fino a raggiungere uno spessore compreso tra circa il 10% e quasi il 50% del loro spessore originale. In questo modo, riempiono completamente lo spazio d’aria tra il dissipatore di calore e i componenti elettronici e garantiscono un efficiente trasferimento di calore.

In molte applicazioni elettriche si preferiscono i TIM elettricamente isolanti per evitare cortocircuiti. I materiali elettricamente conduttivi, come la grafite, vengono utilizzati specificatamente nei casi in cui non sia richiesto l'isolamento elettrico.