Nei computer, molte parti possono produrre molto calore e necessitano di raffreddamento. La CPU e la GPU sono le due principali fonti di calore. In genere entrambi necessitano di un raffreddamento attivo, anche in un caso con un buon flusso d'aria. RAM, SSD, VRAM, VRM e il chipset producono una discreta quantità di calore. Spesso questi possono farla franca con il raffreddamento passivo in un case con un buon flusso d'aria purché abbiano un dissipatore di calore di dimensioni ragionevoli.
Tutte queste fonti di calore vengono raffreddate trasferendo il calore a un dissipatore di calore attivo o passivo e quindi facendo in modo che il dissipatore di calore trasferisca il calore all'aria, che quindi viene rimossa dalla custodia. Il processo è una fisica piuttosto fondamentale. Tuttavia, richiede un buon contatto per trasferire il calore in modo efficiente. Portare il dissipatore di calore per avere un buon contatto con l'aria è più semplice che banale. Come gas, l'aria pulita si adatta alla forma del dissipatore di calore. L'unica considerazione è massimizzare la superficie del dissipatore di calore.
Tuttavia, ottenere un buon contatto tra la parte effettiva che produce calore e il dissipatore di calore è più complicato. In genere, entrambe le parti sono in metallo e, anche se sono lavorate piatte e tenute insieme saldamente, il risultato non è perfetto. Il processo di appiattimento può lasciare scanalature microscopiche, lasciando entrare un po' d'aria che in realtà isola il trasferimento di calore. Inoltre, in alcuni casi, la forza di montaggio può far piegare leggermente di nuovo una o entrambe le parti, causando uno scarso contatto e uno scarso trasferimento di calore.
Per ridurre al minimo questi problemi, viene generalmente utilizzato un composto termico. Questi in genere sono disponibili in quattro formati con diversi casi d'uso, vantaggi e svantaggi. In genere, gli utenti finali devono avere a che fare solo con un tipo di composto termico, la pasta termica, quindi i due sono solitamente sinonimi.
Pasta termica
La pasta termica è il tipo di composto termico più comunemente pensato. Può anche essere indicato come grasso termico e TIM, abbreviazione di Thermal Interface Material. Le miscele esatte variano, ma generalmente è una pasta polimerica con minuscole particelle metalliche. L'intento è che ne venga posta una piccola quantità sulla superficie da raffreddare.
Il dispositivo di raffreddamento viene quindi posizionato in piano sopra, distribuendo naturalmente la pasta termica in modo uniforme e riempiendo eventuali spazi vuoti, non importa quanto piccoli. Per una CPU di dimensioni standard, in genere, una goccia di pasta termica delle dimensioni di un pisello è sufficiente per fornire una copertura completa.
Le paste termiche generalmente vengono fornite in una piccola siringa, rendendo facile l'applicazione di una piccola quantità sull'area desiderata. Alcuni, tuttavia, sono disponibili in bustine che possono essere più difficili da applicare e generalmente sono piuttosto disordinate. La conducibilità termica è misurata in W/mK, o Watt per metro Kelvin. Numeri più alti sono migliori poiché è possibile trasferire più calore. Le paste termiche in genere offrono circa 8 W/mK.
Le paste termiche critiche sono, quasi sempre, non elettricamente conduttive, il che significa che non importa se una piccola quantità viene spremuta. Non può causare un cortocircuito. La pasta termica viene in genere utilizzata tra le CPU e i loro dispositivi di raffreddamento e le GPU e i loro dispositivi di raffreddamento. La pasta termica generalmente si asciuga nel tempo e spesso mostra prestazioni degradate dopo circa due anni. A questo punto, dovrebbe essere pulito e riapplicato. In genere, la pasta termica non presenta alcuna capacità adesiva.
Cuscinetti termici
I cuscinetti termici sono fondamentalmente minuscole spugne sottili che conducono bene il calore. In genere non sono buoni come condurre il calore come la pasta termica, in parte perché sono più spessi di quanto la pasta finisce per essere. Questi cuscinetti termici sono facili da applicare perché puoi vedere chiaramente esattamente quale copertura otterrai. Il tampone tende ad essere leggermente adesivo, rendendo difficile la rimozione, soprattutto se il tampone si rompe.
I cuscinetti termici offrono uno strato di protezione per i componenti sensibili alla pressione. La pressione di montaggio a volte può causare la rottura dei componenti, soprattutto se non tutti i componenti sono perfettamente in piano. La piccola spugna di un pad termico gli consente di assorbire quella pressione e aiuta a livellare i componenti. I pad termici in genere non vengono utilizzati per raffreddare CPU o GPU.
Tuttavia, sono spesso presenti su VRAM, VRM, RAM e SSD. Questi dispositivi generalmente non emettono tanto calore. Quindi la conduttività termica ridotta rispetto alla pasta non è un problema. I risparmi sui costi sono, tuttavia, apprezzati.
Saldare TIM
Una CPU ha in realtà due strati di dissipatore di calore. Il die della CPU è coperto da un dissipatore di calore integrato o IHS. L'IHS viene quindi raffreddato dal dissipatore di calore con uno strato di pasta termica standard tra di loro. Per garantire che l'IHS abbia un buon contatto con il die della CPU, viene utilizzato un altro strato di composto termico per una conduttività termica ottimale. In alcuni scenari viene utilizzata la pasta termica standard. Tuttavia, la superficie è piccola, il che rende più difficile il trasferimento di calore.
Nei processori moderni, la saldatura trasferisce il calore tra il die della CPU e l'IHS. Questo viene generalmente applicato come un foglio in miniatura che viene schiacciato durante l'applicazione dell'IHS per formare una buona connessione. Come metallo, la conduttività termica della saldatura è molto più alta, a circa 50 W/mK. È anche elettricamente conduttivo, quindi è necessario prestare attenzione per isolare i componenti vicini.
Metallo liquido
Alcuni appassionati e overclocker estremi scelgono di utilizzare un composto termico in metallo liquido. Questi sono a base di gallio, un liquido metallico a temperatura ambiente. Tuttavia, è generalmente legato con altri metalli. Ciò significa che può essere applicato in modo simile alla pasta termica standard.
Offre un'eccellente conducibilità termica, dell'ordine di 60W/mK. Il suo utilizzo può vedere più gradi di calo della temperatura poiché il calore viene trasferito in modo più efficiente. Per quanto suoni alla grande, ci sono diverse difficoltà.
Occorre prestare molta attenzione quando si utilizzano metalli liquidi. Prima di tutto, il gallio non dovrebbe essere manipolato direttamente. Il metallo liquido è molto meno denso della pasta termica, quindi è necessario utilizzarne molto meno. È elettricamente conduttivo, quindi può causare cortocircuiti se si riversa sui componenti.
Il gallio è anche straordinariamente corrosivo per l'alluminio, che è incompatibile con i dissipatori di calore a base di alluminio. I metalli liquidi sono difficili da pulire se vuoi riapplicarli. I composti termici di metalli liquidi non dovrebbero essere utilizzati a meno che tu non sia molto esperto e conosca tutti i rischi che ne derivano.
Conclusione
Il composto termico si riferisce a qualsiasi forma di materiale di interfaccia termica. Questi materiali sono progettati per fornire un buon contatto fisico e un'elevata conduttività termica per garantire che il calore possa essere trasferito in modo efficiente. Nella maggior parte dei casi, il composto termico significherà pasta termica, poiché questa è in genere l'unica forma con cui gli utenti finali hanno a che fare.
Sono disponibili altri tipi, tuttavia, con diversi vantaggi e svantaggi. Le prestazioni sono misurate in conducibilità termica con le unità W/mK. Valori più alti sono migliori, ma dovrebbero essere presi in considerazione anche altri fattori come la facilità d'uso e la conduttività elettrica.