W komputerach wiele części może wytwarzać dużo ciepła i wymaga chłodzenia. CPU i GPU to dwa główne źródła ciepła. Ogólnie rzecz biorąc, oba wymagają aktywnego chłodzenia, nawet w przypadku dobrego przepływu powietrza. Pamięć RAM, dyski SSD, VRAM, VRM i chipset wytwarzają sporo ciepła. Często może im to ujść na sucho z pasywnym chłodzeniem w przypadku dobrego przepływu powietrza, o ile mają radiator o rozsądnej wielkości.
Wszystkie te źródła ciepła są chłodzone przez przeniesienie ciepła do aktywnego lub pasywnego radiatora, a następnie radiator przenosi ciepło do powietrza, które następnie jest usuwane z obudowy. Proces jest dość fundamentalną fizyką. Wymaga jednak dobrego kontaktu, aby skutecznie przenosić ciepło. Doprowadzenie radiatora do dobrego kontaktu z powietrzem jest prostsze niż trywialne. Jako gaz powietrze zgrabnie dopasowuje się do kształtu radiatora. Jedynym czynnikiem 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 na płasko i mocno połączone, 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, że jedna lub obie części ponownie lekko się wyginają, co prowadzi do słabego kontaktu i słabej wymiany ciepła.
Aby zminimalizować te problemy, zwykle stosuje się pastę termoprzewodzącą. Zazwyczaj są one dostępne 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, pastą termoprzewodzącą, więc oba są zwykle synonimami.
Pasta termiczna
Pasta termoprzewodząca to najczęściej rozważany rodzaj pasty termoprzewodzącej. Może być również określany jako pasta termoprzewodząca i TIM, skrót od Thermal Interface Material. Dokładne mieszanki są różne, ale generalnie jest to pasta polimerowa z drobnymi metalicznymi cząsteczkami. Intencją jest, aby niewielka ilość była umieszczona na powierzchni, która ma być schłodzona.
Chłodnica jest następnie umieszczana płasko na górze, naturalnie rozprowadzając pastę termiczną równomiernie i wypełniając wszelkie szczeliny, bez względu na to, jak małe. W przypadku procesora o standardowym rozmiarze zazwyczaj wystarczy kropelka pasty termicznej wielkości ziarnka grochu, aby zapewnić pełne pokrycie.
Pasta termiczna jest zazwyczaj dostępna w małej strzykawce, co ułatwia nałożenie niewielkiej ilości na wybrany obszar. Niektóre jednak są dostarczane w saszetkach, które mogą być trudniejsze do nałożenia i ogólnie są dość brudne. Przewodność cieplną mierzy się w W/mK lub watach na metr Kelvina. Wyższe liczby są lepsze, ponieważ można przenieść więcej ciepła. Pasty termiczne zazwyczaj oferują około 8 W/mK.
Krytycznie pasty termiczne – prawie zawsze – nie przewodzą prądu, co oznacza, że nie ma znaczenia, jeśli wyciśnie się ich niewielka ilość. Nie może spowodować zwarcia. Pasta termiczna jest zwykle stosowana między procesorami i ich chłodnicami oraz procesorami graficznymi i ich chłodnicami. Pasta termiczna zazwyczaj wysycha z upływem czasu i często wykazuje pogorszenie działania po około dwóch latach. W tym momencie należy go wyczyścić i ponownie nałożyć. Zazwyczaj pasta termiczna nie ma żadnych właściwości klejących.
Podkładki termiczne
Podkładki termiczne to w zasadzie małe cienkie gąbki, które dobrze przewodzą ciepło. Generalnie nie są tak dobre jak przewodzenie ciepła jak pasta termiczna, częściowo dlatego, że są grubsze niż pasta. Te podkładki termiczne są łatwe do nałożenia, ponieważ możesz wyraźnie zobaczyć, jakie uzyskasz pokrycie. 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 na pochłanianie tego nacisku i pomaga wypoziomować elementy. Podkładki termiczne zazwyczaj nie są używane do chłodzenia procesorów lub kart graficznych.
Jednak często występują na VRAM, VRM, RAM i SSD. Te urządzenia na ogół nie wytwarzają tak dużo ciepła. Tak więc zmniejszona przewodność cieplna w porównaniu z pastą nie stanowi problemu. Doceniane są jednak oszczędności kosztów.
Przylutuj TIM
Procesor faktycznie ma dwie warstwy radiatora. Matryca procesora jest pokryta zintegrowanym rozpraszaczem ciepła lub IHS. IHS jest następnie chłodzony przez radiator z warstwą standardowej pasty termicznej pomiędzy nimi. Aby zapewnić dobry kontakt IHS z matrycą procesora, zastosowano kolejną warstwę pasty termoprzewodzącej dla optymalnej przewodności cieplnej. W niektórych scenariuszach używana jest standardowa pasta termiczna. Jednak powierzchnia jest niewielka, co utrudnia wymianę ciepła.
W nowoczesnych procesorach lut przenosi ciepło między matrycą procesora a IHS. Jest to zwykle nakładane jako miniaturowy arkusz, który jest ściskany podczas nakładania IHS, aby utworzyć dobre połączenie. Jako metal, przewodność cieplna lutu jest znacznie wyższa i wynosi około 50W/mK. Przewodzi również prąd elektryczny, dlatego należy zadbać o izolację pobliskich elementów.
Płynny metal
Niektórzy entuzjaści i ekstremalni overclockerzy decydują się na użycie związku termicznego z ciekłym metalem. Są one oparte na galu, ciekłym metalu w temperaturze pokojowej. Jednak na ogół jest stopiony z innymi metalami. Oznacza to, że można ją nakładać podobnie jak standardową pastę termiczną.
Oferuje doskonałą przewodność cieplną rzędu 60W/mK. Używając go, można zauważyć spadek temperatury o wiele stopni, ponieważ ciepło jest skuteczniej odprowadzane. Choć brzmi to świetnie, jest kilka trudności.
Podczas używania ciekłych metali należy zachować szczególną ostrożność. Przede wszystkim gal nie powinien być bezpośrednio przetwarzany. Ciekły metal jest znacznie mniej gęsty niż pasta termiczna, więc potrzeba znacznie mniej. Przewodzi prąd elektryczny, więc może powodować zwarcia, jeśli rozleje się na komponenty.
Gal jest również wyjątkowo korozyjny dla aluminium, co jest niekompatybilne z radiatorami na bazie aluminium. Ciekłe metale są trudne do usunięcia, jeśli chcesz je ponownie zastosować. Mieszanki termiczne ciekłego metalu nie powinny być używane, chyba że masz duże doświadczenie i znasz wszystkie związane z nimi zagrożenia.
Wniosek
Związek termiczny odnosi się do dowolnej formy materiału interfejsu termicznego. Materiały te są 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.