Co to jest związek termiczny?

W komputerach wiele części może wytwarzać dużo ciepła i wymagać chłodzenia. Procesor i karta graficzna to dwa główne źródła ciepła. Na ogół oba wymagają aktywnego chłodzenia, nawet w przypadku dobrego przepływu powietrza. Pamięć RAM, dyski SSD, VRAM, VRM i chipset wytwarzają sporo ciepła. Często mogą one uciec z pasywnym chłodzeniem w obudowie z dobrym przepływem powietrza, o ile mają radiator o rozsądnej wielkości.

Wszystkie te źródła ciepła są chłodzone poprzez przenoszenie ciepła do aktywnego lub pasywnego radiatora, a następnie przekazanie ciepła przez radiator do powietrza, które następnie jest usuwane z obudowy. Proces ten jest dość fundamentalną fizyką. Wymaga to jednak dobrego kontaktu, aby skutecznie przenosić ciepło. Doprowadzenie radiatora do dobrego kontaktu z powietrzem jest prostsze niż trywialne. Jako gaz czyste powietrze dopasowuje się do kształtu radiatora. Jedyną rzeczą do rozważenia jest maksymalizacja powierzchni radiatora.

Jednak uzyskanie dobrego kontaktu między rzeczywistą częścią wytwarzającą ciepło a radiatorem jest bardziej skomplikowane. Ogólnie rzecz biorąc, obie części są metalowe i nawet jeśli obie są obrobione płasko i mocno trzymane razem, wynik nie jest doskonały. Proces spłaszczania może pozostawić mikroskopijne rowki, wpuszczając trochę powietrza, które faktycznie izoluje przenoszenie ciepła. Ponadto w niektórych przypadkach siła montażowa może spowodować ponowne nieznaczne wygięcie jednej lub obu części, co prowadzi do słabego kontaktu i słabego przenoszenia ciepła.

Aby zminimalizować te problemy, zwykle stosuje się pastę termoprzewodzącą. Zazwyczaj występują one w czterech formatach z różnymi przypadkami użycia, zaletami i wadami. Ogólnie rzecz biorąc, użytkownicy końcowi muszą mieć do czynienia tylko z jednym rodzajem pasty termoprzewodzącej, więc te dwa są zwykle synonimami.

Pasta termoprzewodząca

Pasta termoprzewodząca to najpopularniejszy rodzaj pasty termoprzewodzącej. Może być również określany jako smar termiczny i TIM, skrót od Thermal Interface Material. Dokładne mieszanki są różne, ale generalnie jest to pasta polimerowa z drobnymi metalowymi cząstkami. Intencją jest umieszczenie niewielkiej ilości na powierzchni, która ma być schłodzona.

Chłodnica jest następnie umieszczana płasko na górze, naturalnie rozprowadzając równomiernie pastę termoprzewodzącą i wypełniając wszelkie szczeliny, bez względu na to, jak małe. W przypadku procesora o standardowej wielkości zazwyczaj wystarczy kropelka pasty termicznej wielkości ziarnka grochu, aby zapewnić pełne pokrycie.

Pasta termoprzewodząca jest zwykle dostarczana w małej strzykawce, co ułatwia nakładanie niewielkiej ilości na żądany obszar. Niektóre jednak są w saszetkach, które mogą być trudniejsze do zastosowania i generalnie są dość niechlujne. Przewodność cieplna jest mierzona w W/mK lub watach na metr Kelvina. Wyższe liczby są lepsze, ponieważ można przenosić więcej ciepła. Pasty termiczne zazwyczaj oferują około 8 W/mK.

Co najważniejsze, pasty termoprzewodzące prawie zawsze nie przewodzą prądu elektrycznego, co oznacza, że ​​nie ma znaczenia, czy zostanie wyciśnięta niewielka ich ilość. Nie może powodować zwarcia. Pasta termoprzewodząca jest zwykle stosowana między procesorami i ich chłodnicami a procesorami graficznymi i ich chłodnicami. Pasta termoprzewodząca zazwyczaj wysycha z czasem i często wykazuje obniżoną wydajność po około dwóch latach. W tym momencie należy go oczyścić i ponownie nałożyć. Zazwyczaj pasta termoprzewodząca nie ma właściwości klejących.

Podkładki termiczne

Podkładki termiczne to w zasadzie małe cienkie gąbki, które dobrze przewodzą ciepło. Na ogół nie przewodzą ciepła tak dobrze jak pasta termoprzewodząca, częściowo dlatego, że są grubsze niż pasta. Te podkładki termiczne są łatwe do nałożenia, ponieważ wyraźnie widać, jakie pokrycie uzyskasz. Podkładka ma tendencję do lekkiego przyklejania się, co utrudnia usunięcie, zwłaszcza jeśli podkładka się rozpadnie.

Podkładki termiczne zapewniają warstwę ochronną dla elementów wrażliwych na nacisk. Nacisk montażowy może czasami powodować pękanie elementów, zwłaszcza jeśli nie wszystkie elementy są idealnie wypoziomowane. Mała gąbka podkładki termicznej pozwala jej wchłonąć ten nacisk i pomaga wypoziomować komponenty. Podkładki termiczne zwykle nie są używane do chłodzenia procesorów lub procesorów graficznych.

Jednak często występują w VRAM, VRM, RAM i dyskach SSD. Urządzenia te generalnie nie wytwarzają tak dużo ciepła. Tak więc zmniejszona przewodność cieplna w porównaniu z pastą nie stanowi problemu. Oszczędności kosztów są jednak doceniane.

lutować TIM

Procesor faktycznie ma dwie warstwy radiatora. Matryca procesora jest pokryta zintegrowanym rozpraszaczem ciepła lub IHS. IHS jest następnie chłodzony przez radiator ze standardową warstwą pasty termicznej między nimi. Aby zapewnić dobry kontakt IHS z matrycą procesora, zastosowano kolejną warstwę pasty termoprzewodzącej w celu uzyskania optymalnej przewodności cieplnej. W niektórych scenariuszach używana jest standardowa pasta termoprzewodząca. Jednak powierzchnia jest niewielka, co utrudnia przenoszenie ciepła.

W nowoczesnych procesorach lut przenosi ciepło między matrycą procesora a IHS. Zwykle stosuje się go w postaci miniaturowego arkusza, który zostaje ściśnięty podczas nakładania IHS w celu utworzenia dobrego połączenia. Jako metal przewodność cieplna lutu jest znacznie wyższa i wynosi około 50 W/mK. Jest również przewodzący prąd elektryczny, dlatego należy zachować ostrożność, aby zaizolować pobliskie elementy.

Płynny metal

Niektórzy entuzjaści i ekstremalni overclockerzy decydują się na użycie płynnej metalowej pasty termoprzewodzącej. Są one oparte na galu, metalicznej cieczy w temperaturze pokojowej. Jednak na ogół jest stopiony z innymi metalami. Oznacza to, że można ją nakładać podobnie jak standardową pastę termoprzewodzącą.

Oferuje doskonałą przewodność cieplną rzędu 60W/mK. Używanie go może spowodować spadek temperatury o wiele stopni, ponieważ ciepło jest skuteczniej odprowadzane. Choć brzmi to świetnie, istnieje kilka trudności.

Podczas używania ciekłych metali należy zachować szczególną ostrożność. Przede wszystkim nie należy bezpośrednio obchodzić się z galem. Ciekły metal jest znacznie mniej gęsty niż pasta termoprzewodząca, więc trzeba użyć znacznie mniej. Przewodzi prąd elektryczny, więc może spowodować zwarcie, jeśli rozleje się na komponenty.

Gal jest również spektakularnie korozyjny dla aluminium, które jest niekompatybilne z aluminiowymi radiatorami. Ciekłe metale są trudne do usunięcia, jeśli chcesz je ponownie nałożyć. Past termoprzewodzących z ciekłego metalu nie należy używać, chyba że masz duże doświadczenie i znasz wszystkie związane z nimi zagrożenia.

Wniosek

Związek termiczny odnosi się do dowolnej formy materiału termoprzewodzącego. Materiały te zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić dobry kontakt fizyczny i wysoką przewodność cieplną, aby zapewnić skuteczne odprowadzanie ciepła. W większości przypadków pasta termoprzewodząca będzie oznaczać pastę termoprzewodzącą, ponieważ jest to zazwyczaj jedyna forma, z jaką mają do czynienia użytkownicy końcowi.

Dostępne są jednak inne typy, z różnymi zaletami i wadami. Wydajność mierzona jest przewodnością cieplną w jednostkach W/mK. Wyższe wartości są lepsze, ale należy również wziąć pod uwagę inne czynniki, takie jak łatwość użytkowania i przewodność elektryczna.