コンピュータでは、多くの部品が大量の熱を発生し、冷却が必要になる可能性があります。 CPUとGPUは、主要な2つの熱源です。 空気の流れが良い場合でも、通常は両方ともアクティブな冷却が必要です。 RAM、SSD、VRAM、VRM、およびチップセットは、かなりの量の熱を発生します。 多くの場合、これらは、適度なサイズのヒートシンクがある限り、空気の流れが良好な場合にパッシブ冷却で回避できます。
これらの熱源はすべて、熱をアクティブまたはパッシブヒートシンクに伝達し、ヒートシンクに熱を空気に伝達させて、ケースから取り除くことによって冷却されます。 このプロセスはかなり基本的な物理学です。 ただし、熱を効率的に伝達するには、良好な接触が必要です。 ヒートシンクを空気との接触を良くすることは、簡単なことよりも簡単です。 ガスとして、きちんとした空気はヒートシンクの形状に一致します。 唯一の考慮事項は、ヒートシンクの表面積を最大化することです。
ただし、実際の発熱部分とヒートシンクを適切に接触させることはより複雑です。 通常、両方の部品は金属製であり、両方が平らに機械加工され、しっかりと固定されていても、結果は完全ではありません。 平坦化プロセスは、微細な溝を残す可能性があり、実際に熱伝達を絶縁する空気を取り入れることができます。 また、場合によっては、取り付け力によって一方または両方の部品が再びわずかに曲がり、接触不良や熱伝達不良につながる可能性があります。
これらの問題を最小限に抑えるために、一般的にサーマルコンパウンドが使用されます。 これらは通常、ユースケース、長所、短所が異なる4つの形式で提供されます。 一般に、エンドユーザーは1種類のサーマルコンパウンドであるサーマルペーストのみを扱う必要があるため、通常、この2つは同義語です。
サーマルペースト
サーマルペーストは、最も一般的に考えられているタイプのサーマルコンパウンドです。 サーマルグリースおよびTIMとも呼ばれ、サーマルインターフェイスマテリアルの略です。 正確な混合物はさまざまですが、通常は小さな金属粒子を含むポリマーペーストです。 その意図は、冷却される表面に少量を置くことです。
次に、クーラーを上に平らに置き、サーマルペーストを自然に均一に広げ、どんなに小さくても隙間を埋めます。 標準サイズのCPUの場合、通常、完全にカバーするには、豆のサイズ程度のサーマルペーストの塊で十分です。
サーマルペーストは通常、小さな注射器に入っているため、必要な領域に少量を簡単に塗布できます。 ただし、一部は小袋に入っており、適用がより難しく、一般的に非常に厄介です。 熱伝導率は、W / mK、またはワット/メートルケルビンで測定されます。 より多くの熱を伝達できるため、数値が大きいほど良いです。 サーマルペーストは通常、約8W/mKを提供します。
クリティカルサーマルペーストは、ほとんどの場合、導電性ではありません。つまり、少量が絞り出されても問題ありません。 ショートを引き起こすことはできません。 サーマルペーストは通常、CPUとそのクーラーおよびGPUとそのクーラーの間で使用されます。 サーマルペーストは一般に時間の経過とともに乾燥し、約2年後に性能が低下することがよくあります。 この時点で、それを取り除き、再適用する必要があります。 通常、サーマルペーストには接着機能はありません。
サーマルパッド
サーマルパッドは基本的に、熱をよく伝導する小さな薄いスポンジです。 一般に、サーマルペーストほど熱伝導性は良くありません。これは、ペーストが最終的に得られるよりも厚いためです。 これらのサーマルパッドは、どのカバレッジが得られるかを正確に確認できるため、簡単に適用できます。 パッドはわずかに粘着性がある傾向があり、特にパッドが壊れた場合、取り外しが困難になります。
サーマルパッドは、感圧部品を保護する層を提供します。 特にすべてのコンポーネントが完全に水平であるとは限らない場合、取り付け圧力によってコンポーネントに亀裂が生じることがあります。 サーマルパッドの小さなスポンジは、その圧力を吸収し、コンポーネントを水平にするのに役立ちます。 サーマルパッドは通常、CPUやGPUの冷却には使用されません。
ただし、多くの場合、VRAM、VRM、RAM、およびSSDで機能します。 これらのデバイスは通常、それほど多くの熱を出力しません。 したがって、ペーストと比較して熱伝導率が低下することは問題ではありません。 ただし、コスト削減は高く評価されています。
はんだTIM
CPUには、実際には2層のヒートシンクがあります。 CPUダイは、統合ヒートスプレッダまたはIHSで覆われています。 次に、IHSは、標準のサーマルペースト層を間に挟んでヒートシンクによって冷却されます。 IHSがCPUダイと良好に接触することを保証するために、熱伝導率を最適化するために別のサーマルコンパウンド層が使用されます。 一部のシナリオでは、標準のサーマルペーストが使用されます。 ただし、表面積が小さいため、熱伝達が困難になります。
最新のプロセッサでは、はんだはCPUダイとIHSの間で熱を伝達します。 これは通常、IHSの適用中に圧迫されて良好な接続を形成するミニチュアシートとして適用されます。 金属として、はんだの熱伝導率ははるかに高く、約50W/mKです。 また、導電性があるため、近くのコンポーネントを絶縁するように注意する必要があります。
液体金属
一部の愛好家や極端なオーバークロッカーは、液体金属サーマルコンパウンドを使用することを選択します。 これらは、室温で金属液体であるガリウムをベースにしています。 しかし、それは一般的に他の金属と合金化されています。 これは、標準のサーマルペーストと同様に塗布できることを意味します。
60W/mKのオーダーの優れた熱伝導率を提供します。 これを使用すると、熱がより効率的に伝達されるため、複数の温度低下が見られます。 それは素晴らしいことのように聞こえますが、いくつかの困難があります。
液体金属を使用する場合は細心の注意を払う必要があります。 まず第一に、ガリウムは直接取り扱われるべきではありません。 液体金属はサーマルペーストよりもはるかに密度が低いため、使用する必要がはるかに少なくなります。 導電性であるため、コンポーネントにこぼれると短絡を引き起こす可能性があります。
ガリウムはまた、アルミニウムベースのヒートシンクと互換性がないアルミニウムに対して見事に腐食性があります。 液体金属は、再塗布する場合は取り除くのが困難です。 液体金属サーマルコンパウンドは、経験が豊富で、それに伴うすべてのリスクを理解していない限り、使用しないでください。
結論
サーマルコンパウンドとは、あらゆる形態のサーマルインターフェイスマテリアルを指します。 これらの材料は、良好な物理的接触と高い熱伝導率を提供して、熱を効率的に逃がすことができるように設計されています。 ほとんどの場合、サーマルコンパウンドはサーマルペーストを意味します。これは通常、エンドユーザーが扱う唯一のフォームであるためです。
ただし、さまざまな長所と短所を持つ他のタイプも利用できます。 性能は、W/mKの単位で熱伝導率で測定されます。 値が高いほど良いですが、使いやすさや電気伝導率などの他の要因も考慮する必要があります。