ما هو المركب الحراري؟

في أجهزة الكمبيوتر ، يمكن أن تنتج أجزاء كثيرة الكثير من الحرارة وتحتاج إلى التبريد. تعد وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات المصدران الأساسيان للحرارة. يحتاج كلاهما بشكل عام إلى تبريد نشط ، حتى في حالة تدفق الهواء الجيد. تنتج ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD) و VRAM و VRMs ومجموعة الشرائح قدرًا معقولاً من الحرارة. غالبًا ما يمكن أن تفلت من التبريد السلبي في حالة ذات تدفق هواء جيد طالما أنها تحتوي على بالوعة حرارة ذات حجم معقول.

يتم تبريد جميع مصادر الحرارة هذه عن طريق نقل الحرارة إلى المشتت الحراري النشط أو السلبي ثم جعل المشتت الحراري ينقل الحرارة إلى الهواء ، ثم يتم إزالته من العلبة. هذه العملية أساسية جدًا في الفيزياء. ومع ذلك ، فإنه يتطلب اتصال جيد لنقل الحرارة بكفاءة. إن إحضار المشتت الحراري للحصول على تلامس جيد مع الهواء هو أمر مباشر أكثر من كونه تافهًا. كغاز ، يتوافق الهواء بشكل أنيق مع شكل المشتت الحراري. الاعتبار الوحيد هو زيادة مساحة سطح المشتت الحراري.

ومع ذلك ، فإن الاتصال الجيد بين الجزء المنتج للحرارة الفعلي والمشتت الحراري أكثر تعقيدًا. بشكل عام ، كلا الجزأين من المعدن ، وحتى إذا تم تشكيلهما بشكل مسطح ومثبتان معًا بإحكام ، فإن النتيجة ليست مثالية. يمكن أن تترك عملية التسطيح أخاديدًا مجهرية ، مما يسمح لبعض الهواء بالدخول مما يؤدي في الواقع إلى عزل انتقال الحرارة. أيضًا ، في بعض الحالات ، يمكن أن تتسبب قوة التركيب في انحناء أحد الجزأين أو كليهما قليلاً مرة أخرى ، مما يؤدي إلى ضعف الاتصال وضعف نقل الحرارة.

لتقليل هذه المشكلات ، يتم استخدام مركب حراري بشكل عام. تأتي هذه التنسيقات عادةً بأربعة تنسيقات مع حالات استخدام ومزايا وعيوب مختلفة. بشكل عام ، يحتاج المستخدمون النهائيون فقط للتعامل مع نوع واحد من المركب الحراري ، وهو معجون حراري ، لذلك عادة ما يكون الاثنان مترادفين.

معجون حراري

المعجون الحراري هو أكثر أنواع المركبات الحرارية شيوعًا. يمكن الإشارة إليه أيضًا باسم الشحم الحراري و TIM ، وهو اختصار لمواد الواجهة الحرارية. تختلف المخاليط الدقيقة ، لكنها عمومًا عبارة عن عجينة بوليمر ذات جزيئات معدنية صغيرة. القصد هو وضع كمية صغيرة على السطح ليتم تبريدها.

ثم يتم وضع المبرد بشكل مسطح في الأعلى ، مما يؤدي إلى نشر المعجون الحراري بشكل طبيعي بالتساوي وملء أي فجوات ، مهما كانت صغيرة. بالنسبة لوحدة المعالجة المركزية ذات الحجم القياسي ، عادةً ما تكون نقطة من المعجون الحراري بحجم حبة البازلاء كافية لتوفير تغطية كاملة.

تأتي المعجون الحراري بشكل عام في محقنة صغيرة ، مما يجعل من السهل وضع كمية صغيرة على المنطقة التي تريدها. ومع ذلك ، يأتي بعضها في أكياس يمكن أن يكون أكثر صعوبة في التطبيق وعادة ما تكون فوضوية للغاية. تُقاس الموصلية الحرارية بـ W / mK ، أو واتس لكل متر كلفن. تعد الأرقام الأعلى أفضل حيث يمكن نقل المزيد من الحرارة. تقدم المعاجين الحرارية عادة حوالي 8 واط / مللي كلفن.

المعاجين الحرارية الحاسمة - دائمًا تقريبًا - ليست موصلة للكهرباء ، مما يعني أنه لا يهم إذا تم ضغط كمية صغيرة منها. لا يمكن أن يسبب قصيرة. عادةً ما يتم استخدام المعجون الحراري بين وحدات المعالجة المركزية ومبرداتها ووحدات معالجة الرسومات ومبرداتها. يجف المعجون الحراري بشكل عام بمرور الوقت وسيظهر غالبًا أداء متدهورًا بعد حوالي عامين. في هذه المرحلة ، يجب تنظيفه وإعادة وضعه. عادة ، لا تحتوي العجينة الحرارية على أي قدرات لاصقة.

وسادات حرارية

الوسادات الحرارية عبارة عن إسفنجات رقيقة صغيرة جدًا توصل الحرارة جيدًا. إنها عمومًا ليست جيدة مثل توصيل الحرارة مثل المعجون الحراري ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنها أكثر سمكًا من المعجون. من السهل تطبيق هذه الضمادات الحرارية لأنه يمكنك أن ترى بوضوح التغطية التي ستحصل عليها بالضبط. تميل الوسادة إلى أن تكون لاصقة قليلاً ، مما يجعل إزالتها صعبة ، خاصةً إذا تحطمت الوسادة.

توفر الوسادات الحرارية طبقة من الحماية للمكونات الحساسة للضغط. يمكن أن يتسبب ضغط التركيب أحيانًا في تكسير المكونات ، خاصةً إذا لم تكن جميع المكونات مستوية تمامًا. تسمح الإسفنج الصغير للوسادة الحرارية بامتصاص هذا الضغط وتساعد على تسوية المكونات. لا تُستخدم الوسادات الحرارية عادةً لتبريد وحدات المعالجة المركزية أو وحدات معالجة الرسومات.

ومع ذلك ، غالبًا ما يتم عرضها على VRAM و VRMs و RAM و SSDs. لا تنتج هذه الأجهزة عمومًا قدرًا كبيرًا من الحرارة. لذا فإن الموصلية الحرارية المنخفضة مقارنة بالعجينة ليست مشكلة. وفورات التكلفة ، ومع ذلك ، موضع تقدير.

جندى TIM

تحتوي وحدة المعالجة المركزية في الواقع على طبقتين من المشتت الحراري. يتم تغطية قالب وحدة المعالجة المركزية بواسطة موزع حراري متكامل أو IHS. ثم يتم تبريد IHS بواسطة المشتت الحراري مع طبقة معجون حراري قياسية بينهما. للتأكد من أن IHS على اتصال جيد مع قالب وحدة المعالجة المركزية ، يتم استخدام طبقة أخرى من المركب الحراري من أجل التوصيل الحراري الأمثل. في بعض السيناريوهات ، يتم استخدام معجون حراري قياسي. ومع ذلك ، فإن مساحة السطح صغيرة ، مما يجعل نقل الحرارة أكثر صعوبة.

في المعالجات الحديثة ، ينقل اللحام الحرارة بين قالب وحدة المعالجة المركزية و IHS. يتم تطبيق هذا عادةً على شكل ورقة مصغرة يتم ضغطها أثناء تطبيق IHS لتكوين اتصال جيد. كمعدن ، فإن الموصلية الحرارية للحام أعلى بكثير ، عند حوالي 50W / mK. كما أنها موصلة للكهرباء ، لذا يجب توخي الحذر لعزل المكونات القريبة.

المعدن السائل

يختار بعض المتحمسين وعمال رفع تردد التشغيل الشديد استخدام مركب حراري معدني سائل. هذه تعتمد على الغاليوم ، وهو سائل معدني في درجة حرارة الغرفة. ومع ذلك ، يتم خلطها بشكل عام مع معادن أخرى. هذا يعني أنه يمكن تطبيقه بشكل مشابه للمعجون الحراري القياسي.

إنه يوفر موصلية حرارية ممتازة ، بترتيب 60W / mK. يمكن أن يؤدي استخدامه إلى انخفاض درجات الحرارة المتعددة حيث يتم نقل الحرارة بشكل أكثر كفاءة. بقدر ما يبدو هذا رائعًا ، هناك العديد من الصعوبات.

يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام المعادن السائلة. بادئ ذي بدء ، لا ينبغي التعامل مع الغاليوم بشكل مباشر. المعدن السائل أقل كثافة بكثير من المعجون الحراري ، لذا يجب استخدامه أقل بكثير. إنه موصل للكهرباء ، لذلك يمكن أن يتسبب في حدوث دوائر قصيرة إذا انسكب على المكونات.

كما يعتبر الغاليوم مادة تآكل مذهلة للألمنيوم ، وهو غير متوافق مع أحواض الحرارة المصنوعة من الألمنيوم. من الصعب تنظيف المعادن السائلة إذا كنت ترغب في إعادة تطبيقها. لا ينبغي استخدام المركبات الحرارية المعدنية السائلة إلا إذا كنت من ذوي الخبرة الكبيرة وتعرف جميع المخاطر التي تصاحبها.

استنتاج

يشير المركب الحراري إلى أي شكل من أشكال مواد الواجهة الحرارية. تم تصميم هذه المواد لتوفير اتصال جسدي جيد وموصلية حرارية عالية لضمان نقل الحرارة بكفاءة بعيدًا. في معظم الحالات ، يعني المركب الحراري معجونًا حراريًا ، حيث يكون هذا هو الشكل الوحيد الذي يتعامل معه المستخدمون النهائيون.

أنواع أخرى متاحة ، مع ذلك ، مع مزايا وعيوب مختلفة. يقاس الأداء في التوصيل الحراري بوحدات W / mK. تعتبر القيم الأعلى أفضل ، ولكن يجب أيضًا مراعاة عوامل أخرى مثل سهولة الاستخدام والتوصيل الكهربائي.