สารประกอบความร้อนคืออะไร?

ในคอมพิวเตอร์ ชิ้นส่วนต่างๆ สามารถสร้างความร้อนได้มากและต้องการความเย็น CPU และ GPU เป็นแหล่งความร้อนหลักสองแหล่ง โดยทั่วไปแล้วทั้งคู่ต้องการการระบายความร้อนที่ใช้งานอยู่ แม้ในกรณีที่มีการไหลเวียนของอากาศที่ดี RAM, SSD, VRAM, VRM และชิปเซ็ตสร้างความร้อนในปริมาณที่พอเหมาะ บ่อยครั้งที่สิ่งเหล่านี้สามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการระบายความร้อนแบบพาสซีฟในกรณีที่มีการไหลเวียนของอากาศที่ดี ตราบใดที่มีฮีตซิงก์ที่มีขนาดเหมาะสม

แหล่งความร้อนทั้งหมดเหล่านี้จะถูกทำให้เย็นลงโดยการถ่ายเทความร้อนไปยังตัวระบายความร้อนแบบแอคทีฟหรือแบบพาสซีฟ จากนั้นให้ตัวระบายความร้อนถ่ายเทความร้อนไปยังอากาศ ซึ่งจะถูกนำออกจากเคส กระบวนการนี้เป็นฟิสิกส์พื้นฐานที่ค่อนข้างดี อย่างไรก็ตามต้องมีการสัมผัสที่ดีเพื่อถ่ายเทความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ การนำฮีตซิงก์ไปสัมผัสกับอากาศที่ดีนั้นตรงไปตรงมามากกว่าเรื่องเล็กน้อย ในฐานะที่เป็นก๊าซ อากาศที่เรียบร้อยจะสอดรับกับรูปร่างของฮีตซิงก์ การพิจารณาเพียงอย่างเดียวคือการเพิ่มพื้นที่ผิวของฮีตซิงก์ให้สูงสุด

อย่างไรก็ตาม การสัมผัสที่ดีระหว่างชิ้นส่วนที่ผลิตความร้อนจริงกับแผ่นระบายความร้อนนั้นซับซ้อนกว่า โดยทั่วไปแล้ว ทั้งสองชิ้นส่วนเป็นโลหะ และแม้ว่าชิ้นส่วนทั้งสองจะถูกกลึงให้เรียบและยึดเข้าด้วยกันอย่างแน่นหนา ผลลัพธ์ที่ได้จะไม่สมบูรณ์แบบ กระบวนการทำให้แบนราบสามารถทิ้งร่องเล็ก ๆ ทำให้อากาศบางส่วนเข้าไปได้ซึ่งจริง ๆ แล้วเป็นฉนวนการถ่ายเทความร้อน นอกจากนี้ ในบางกรณี แรงยึดอาจทำให้ชิ้นส่วนหนึ่งหรือทั้งสองส่วนโค้งงอเล็กน้อยอีกครั้ง ส่งผลให้หน้าสัมผัสไม่ดีและการถ่ายเทความร้อนไม่ดี

เพื่อลดปัญหาเหล่านี้ โดยทั่วไปจะใช้สารประกอบความร้อน โดยทั่วไปจะมีสี่รูปแบบที่มีกรณีการใช้งาน ข้อดี และข้อเสียที่แตกต่างกัน โดยทั่วไปแล้ว ผู้ใช้จำเป็นต้องจัดการกับสารกันความร้อนประเภทเดียว นั่นคือ แผ่นกันความร้อน ดังนั้น ทั้งสองอย่างนี้จึงมีความหมายเหมือนกัน

วางความร้อน

เทอร์มอลเพสต์เป็นสารประกอบระบายความร้อนประเภทที่คิดกันมากที่สุด นอกจากนี้ยังสามารถเรียกว่าจาระบีระบายความร้อนและ TIM ซึ่งย่อมาจากวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อน ส่วนผสมที่แน่นอนจะแตกต่างกันไป แต่โดยทั่วไปแล้วจะเป็นโพลิเมอร์เพสต์ที่มีอนุภาคโลหะเล็กๆ จุดประสงค์คือวางจำนวนเล็กน้อยลงบนพื้นผิวเพื่อให้เย็นลง

จากนั้นวางตัวทำความเย็นให้แบนราบด้านบน กระจายแผ่นระบายความร้อนอย่างเป็นธรรมชาติอย่างสม่ำเสมอ และอุดช่องว่างไม่ว่าจะเล็กแค่ไหนก็ตาม โดยทั่วไปแล้ว สำหรับ CPU ขนาดมาตรฐาน แผ่นแปะความร้อนขนาดเท่าเม็ดถั่วก็เพียงพอที่จะทาให้ทั่ว

เทอร์มอลเพสต์มักจะมาในรูปแบบหลอดฉีดยาขนาดเล็ก ทำให้ง่ายต่อการทาในปริมาณเล็กน้อยในบริเวณที่คุณต้องการ อย่างไรก็ตาม บางชนิดมาในรูปแบบซองที่ทายากกว่าและค่อนข้างยุ่งเหยิง ค่าการนำความร้อนวัดเป็น W/mK หรือวัตต์ต่อเมตรเคลวิน ตัวเลขที่สูงจะดีกว่าเนื่องจากสามารถถ่ายเทความร้อนได้มากขึ้น เทอร์มัลเพสต์โดยทั่วไปมีกำลังไฟประมาณ 8W/mK

ที่สำคัญคือ เทอร์มอลเพสต์มักไม่นำไฟฟ้า หมายความว่าไม่สำคัญว่าจะบีบออกมาเพียงเล็กน้อย ทำให้ชอร์ตไม่ได้ โดยทั่วไปจะใช้แผ่นระบายความร้อนระหว่าง CPU กับตัวทำความเย็น และ GPU กับตัวระบายความร้อน โดยทั่วไปแล้วเทอร์มัลเพสต์จะแห้งเมื่อเวลาผ่านไปและมักจะแสดงประสิทธิภาพที่ลดลงหลังจากผ่านไปประมาณสองปี ณ จุดนี้ควรทำความสะอาดและนำกลับมาใช้ใหม่ โดยทั่วไป แผ่นแปะกันความร้อนไม่มีความสามารถในการยึดติดใดๆ

แผ่นกันความร้อน

แผ่นความร้อนเป็นฟองน้ำบางๆ ที่นำความร้อนได้ดี โดยทั่วไปแล้วพวกมันจะนำความร้อนได้ไม่ดีเท่ากับเทอร์มอลเพสต์ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะพวกมันหนากว่าที่แปะไว้ แผ่นกันความร้อนเหล่านี้ติดง่ายเพราะคุณสามารถเห็นได้อย่างชัดเจนว่าคุณจะได้รับความคุ้มครองอะไรบ้าง แผ่นอิเล็กโทรดมักจะติดแน่นเล็กน้อย ทำให้ลอกออกยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากแผ่นอิเล็กโทรดแตกออกจากกัน

แผ่นความร้อนมีชั้นป้องกันสำหรับส่วนประกอบที่ไวต่อแรงกด บางครั้งแรงกดในการติดตั้งอาจทำให้ส่วนประกอบแตกร้าวได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากส่วนประกอบทั้งหมดไม่ได้ระดับอย่างสมบูรณ์ ฟองน้ำขนาดเล็กของแผ่นระบายความร้อนช่วยให้สามารถดูดซับแรงกดนั้นและช่วยปรับระดับส่วนประกอบต่างๆ โดยทั่วไปแล้วแผ่นระบายความร้อนจะไม่ใช้เพื่อทำให้ CPU หรือ GPU เย็นลง

อย่างไรก็ตาม พวกเขามักจะแสดงบน VRAM, VRMs, RAM และ SSD โดยทั่วไปแล้วอุปกรณ์เหล่านี้จะไม่คายความร้อนออกมามากนัก ดังนั้นค่าการนำความร้อนที่ลดลงเมื่อเทียบกับแป้งเพสต์จึงไม่ใช่ปัญหา อย่างไรก็ตามการประหยัดต้นทุนนั้นได้รับการชื่นชม

ประสาน TIM

ซีพียูมีฮีตซิงก์สองชั้น CPU Die ครอบคลุมโดย Integrated Heat Spreader หรือ IHS จากนั้น IHS จะถูกทำให้เย็นลงด้วยแผ่นระบายความร้อนโดยมีชั้นวางความร้อนมาตรฐานคั่นกลาง เพื่อให้แน่ใจว่า IHS มีการสัมผัสที่ดีกับแม่พิมพ์ของ CPU จึงมีการใช้สารระบายความร้อนอีกชั้นหนึ่งเพื่อการนำความร้อนที่เหมาะสมที่สุด ในบางสถานการณ์ จะใช้แผ่นกันความร้อนมาตรฐาน อย่างไรก็ตามพื้นที่ผิวมีขนาดเล็กทำให้การถ่ายเทความร้อนทำได้ยากขึ้น

ในโปรเซสเซอร์สมัยใหม่ การบัดกรีจะถ่ายเทความร้อนระหว่างดาย CPU และ IHS โดยทั่วไปจะใช้เป็นแผ่นขนาดเล็กที่ถูกบีบระหว่างการใช้ IHS เพื่อสร้างการเชื่อมต่อที่ดี ในฐานะโลหะ ค่าการนำความร้อนของโลหะบัดกรีจะสูงกว่ามาก โดยอยู่ที่ประมาณ 50W/mK มันยังเป็นตัวนำไฟฟ้าด้วย ดังนั้นต้องระมัดระวังในการหุ้มฉนวนส่วนประกอบใกล้เคียง

โลหะเหลว

ผู้ที่ชื่นชอบและนักโอเวอร์คล็อกบางคนเลือกที่จะใช้สารประกอบความร้อนที่เป็นโลหะเหลว สิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับแกลเลียมซึ่งเป็นของเหลวโลหะที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปจะผสมกับโลหะอื่น ซึ่งหมายความว่าสามารถทาได้เหมือนกับแผ่นกันความร้อนมาตรฐาน

มีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม โดยอยู่ที่ 60W/mK เมื่อใช้จะเห็นอุณหภูมิลดลงหลายองศาเนื่องจากความร้อนถูกถ่ายเทออกไปอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น แม้จะฟังดูดี แต่ก็มีปัญหาหลายประการ

ต้องใช้ความระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งเมื่อใช้โลหะเหลว ประการแรก ไม่ควรจัดการแกลเลียมโดยตรง โลหะเหลวมีความหนาแน่นน้อยกว่าเทอร์มอลเพสต์มาก ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้น้อยกว่ามาก เป็นสารนำไฟฟ้า ดังนั้นอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้หากรั่วไหลไปยังส่วนประกอบต่างๆ

แกลเลียมยังมีฤทธิ์กัดกร่อนอะลูมิเนียมอย่างน่าทึ่ง ซึ่งไม่เข้ากันกับฮีตซิงก์ที่ทำจากอะลูมิเนียม โลหะเหลวนั้นยากต่อการทำความสะอาดหากคุณต้องการนำมาใช้ใหม่ ไม่ควรใช้สารประกอบความร้อนที่เป็นโลหะเหลว เว้นแต่คุณจะมีประสบการณ์สูงและรู้ถึงความเสี่ยงทั้งหมดที่มาพร้อมกับสิ่งเหล่านี้

บทสรุป

สารประกอบระบายความร้อนหมายถึงวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนในรูปแบบใดๆ วัสดุเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้มีการสัมผัสทางกายภาพที่ดีและมีค่าการนำความร้อนสูง เพื่อให้แน่ใจว่าสามารถถ่ายเทความร้อนออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในกรณีส่วนใหญ่ สารประกอบระบายความร้อนจะหมายถึงแผ่นกันความร้อน เนื่องจากโดยทั่วไปแล้วจะเป็นรูปแบบเดียวที่ผู้ใช้ต้องจัดการ

มีแบบอื่นๆ ให้เลือก แต่มีข้อดีข้อเสียต่างกันไป วัดประสิทธิภาพด้วยค่าการนำความร้อนโดยมีหน่วยเป็น W/mK ค่าที่สูงขึ้นจะดีกว่า แต่ควรพิจารณาปัจจัยอื่นๆ เช่น ความสะดวกในการใช้งานและการนำไฟฟ้าด้วย