 IsoSkin Superconducting Heat SpreaderPosté par David D. le 10/03/2007 à 02:20 | Source : Novel Concepts
Les bases à « chambre vapeur » semblent regagner un peu d’intérêt avec l’annonce faite par la firme Novel Concepts. Elle propose un heat spreader plus simple que les bases classiques de même nature. Rappelons qu’une base à « chambre vapeur » n’est rien d’autre qu’un heat-pipe mis sous la forme d’une base creuse et plate (voir les illustrations dans l’un de nos dossiers). Cela permet d’assurer une répartition de la puissance très homogène sur toute la surface de la base, contrairement à une base métallique où il subsiste toujours une zone chaude au point de contact (d’où les nombreux heat-pipes qu’on y colle pour éviter ça autant que possible), car la conductivité thermique est loin d’être infinie et ça limite bien sûr les performances.
La conductivité thermique effective d’une telle base est bien plus élevée que celle du cuivre (400 W/m.K), car on peut atteindre 10000 W/m.K suivant les conditions, soit 4 fois mieux que le diamant (~2500 W/m.K), le meilleur matériau à ce niveau. Cette grande conductivité permet de distribuer très rapidement la chaleur que l’on applique en un point à tout l’ensemble. On évite ainsi d’avoir une différence de température importance entre le point de contact et le bord de la plaque par exemple, autrement dit on évite d’avoir une zone chaude comme cela se produit sur les ventirads traditionnels.
Ici, leur plaque creuse ne contient pas de couche poreuse sur les parois pour ramener le fluide qui sert de vecteur au déplacement de la chaleur, contrairement aux bases classiques. C’est déjà suffisamment fin (0.5 mm en tout !) pour permettre le retour des condensats vers le centre par capillarité sans avoir recours à des microcavités poreuses qui donneront le même effet. Elle est remplie par quelques gouttes d’eau et un vide poussé est réalisé dedans pour que l’eau puisse bouillir à basse température comme dans un heat-pipe. La base est ainsi capable d’encaisser des puissances surfaciques de quelques centaines de watts par centimètre carré de surface
  Si une puissance est injectée au centre de cette base, la température au contact grimpe, l’eau se met à bouillir et la vapeur formée augmente la pression localement au centre. Comme c’est pratiquement vide à l’intérieur, elle se déplace automatiquement presque à la vitesse du son vers les endroits les plus frais, car la pression locale y est légèrement plus faible qu’ailleurs (comme un courant d’air). La vapeur se condense alors en cédant la chaleur, acquise lors de son ébullition, aux ailettes qu’on mettra au-dessus de cette base. L’eau ainsi redevenue liquide retournera vers le centre grâce à la capillarité des microcanaux et le cycle est bouclé.
Ce genre de base n’est pas encore utilisé dans notre domaine, mais au niveau industriel cela se fait depuis longtemps (gros radiateurs pour transistors IGBT, Thermabase…). Il faut que quelqu’un s’y mette et les autres suivront comme d’habitude (la firme TTIC en fabrique, mais on n’a jamais rien vu sortir pour nous, dommage). Novel Concepts semble travailler dans ce sens avec divers tests en situation.
Nous verrons donc, car utiliser toute la base de manière homogène permet de réduire la taille du ventirad pour une même performance ou bien de ventiler moins, de tourner en passif plus facilement, etc. Imaginons que la coque externe d’un ordinateur portable soit en fait une fine base Isoskin géante où toute la puissance dissipée s’y répartirait, on n’aurait plus besoin de ventilateur…
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