Термопаста из чего состоит: Из чего делают термопасту для компьютерной техники и электроники?

Жидкий металл в качестве термоинтерфейса, все за и против

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

        В последнее время все большую популярность приобретает применение в компьютерной технике в качестве термоинтерфейса жидкого металла.

рекомендации

      Но давайте разберемся, все ли так хорошо, как нас убеждает производитель этого  «волшебного   зелья» и его фанаты. 

      Да! Несомненно у жидкого металла есть большой плюс, это его теплопроводность, она выше, чем у хорошей термопасты в 7-10 раз. И на практике  применение жидкого металла позволяет в некоторых случаях снизить температуру чипа до 20%.

     Для наглядности показатели теплопроводности для термопаст и жидкого металла привел в таблице.

       Но на этом все. Дальше одно разочарование. Все по порядку.

       Жидкий металл состоит (является сплавом) из трех основных элементов: галлий-индий-олово (62, 25 и 13% соответственно),  с некоторыми небольшими дополнительными присадками в зависимости от «волшебных рецептов» разных производителей с температурой плавления в районе 5 °С.

      Взаимодействие с алюминием даже не будем рассматривать, так как сам производитель категорически запрещает применять жидкий металл на алюминиевых поверхностях, к слову алюминий при взаимодействии с жидким металлом разрушается прямо на глазах. А рассмотрим взаимодействие с медью, с которым производитель как раз и рекомендует использовать жидкий металл, и   поверхностью кристаллов чипов.

    Для начала взглянем на поверхность медного радиатора после его интенсивного использования с жидким металлом в течении полугода.

       Жидкий металл перешел в твердое состояние, снятие его было произведено с усилием, так как он «прикипел» к поверхности кристалла.

     Так что же произошло с жидким металлом?

      Химики на этот вопрос отвечают, что жидкий металл в процессе диффузии будет  впитываться в медь, образуя на границе между металлами корку интерметаллидов. Последние не являются металлами с физической точки зрения, они тугоплавки, хрупки и обладают плохой тепло — и электропроводностью, но главное — жидкий металл будет расходоваться на их образование и просто уйдет из зазора.

      Все таки разрушающая химическая реакция с медью происходит, пусть и достаточно медленно, по причине  которой значительно  снижается теплопроводность этого термоинтерфейса и увеличиваются температуры чипов.

     Химики так же говорят, что устранить подобное явление поможет никелирование меди, но не все медные радиаторы имеют никелированную поверхность.

     Теперь разберемся как влияет жидкий металл на поверхность кристаллов чипов. На фото представлено фото поверхности кристалла процессора, который несколько лет эксплуатировался с жидким металлом.

      Как видно и здесь происходят химические реакции, которые постепенно разрушают поверхность кристалла чипа.  

     Кстати разрушающее воздействие жидкого металла касается еще и паяных соединений, вступив в контакт с припоем, он сделает его хрупким, а пайку ненадежной, и в какой-то момент это сработает. 

     Представьте такую ситуацию: вы в ноутбуке  заменили термоинтерфейс на жидкий металл, выдавили его немного больше, чем нужно было. При установке системы охлаждения излишек выдавился из-под процессора, или графического чипа, и волшебная капелька зависла в ожидании какого ни будь  резкого толчка или небольшого падения (с высоты 2 см.) вашего ноутбука. А такие случаи имели место быть. И здесь начинается путешествие это волшебной капли по вашему ноутбуку. И что случится раньше?  Замкнет SMD компоненты на подложке процессора, замкнет, какие-либо другие компоненты, или  же просто прилипнет к какому-нибудь  месту пайки и через некоторое время разрушит ее.

    Поэтому лично я бы держал  жидкий металл как можно дальше от любой электроники.

Этот материал написан посетителем сайта, и за него начислено вознаграждение.

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news — это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.

Как выбрать термопасту для ноутбука

Статьи
Как выбрать термопасту для ноутбука

При многолетней эксплуатации ноутбука его центральный процессор обычно начинает быстро нагреваться до критически высоких температур при довольно небольших нагрузках. Возникает необходимость в замене термопасты, специального многокомпонентного состава, находящегося между процессором и устройством для отвода образующегося в процессе работы тепла-радиатором, в состав которого входит кулер. Термопаста — это вязкое вещество, обладающее пластичными свойствами, теплопроводность которого намного больше окружающего воздуха, что позволяет максимально эффективно производить охлаждение процессора.

При активной работе, когда на компьютер или ноутбук загружается большой объем информации, система охлаждения работает в усиленном режиме и бывает слышен звук напряженно работающего кулера. Трубка из меди и отводящие тепло пластины никогда не бывают идеально гладкими, на их поверхности всегда присутствуют неровности, шероховатости и микроскопические повреждения. Заполняющий их воздух затрудняет охлаждение греющихся элементов ноутбука так как плохо проводит тепло. Термопаста, имеющая вязкую и пластичную структуру, заполняет микрополости, вытесняя из них воздух и значительно увеличивает площадь контакта с обслуживаемыми элементами. Компоненты, из которых состоит термопаста, не обладают способностью самостоятельно понижать температуру, они только обладают хорошей теплопроводностью.

Иногда вместо термопасты используются термопрокладки, представляющие собой изготовленные из резины или силикона квадратики. Для ноутбуков квадратные термопрокладки делаются со стороной размером в полтора сантиметра. Использование их обусловлено большим зазором между пластиной и процессором. Если термопрокладки потеряли свои рабочие свойства, лучше заменить их новыми, а не пытаться восстановить работоспособность старых, обмазав их термопастой.

Свойства термопасты

Для эффективного охлаждения процессора необходимым является следующее:

• Сохранение рабочих характеристик во всем температурном диапазоне использования;
• Высокий коэффициент передачи тепла;
• Обладание хорошей вязкостью;
• Свойство не гореть, не высыхать и не растрескиваться при длительном использовании.

Несомненно, самым главным показателем, от которого зависит эффективность использование термопасты, является ее способность проводить тепло. Чем лучше ее теплопроводность, тем собственно быстрее будет охлаждаться процессор. Очень важным условием при нанесении термопасты является соблюдение аккуратности. Нужно помнить о том, что довольно часто она изготавливается на основе металлической крошки и размазывание по токопроводящим дорожкам и элементам микроэлектроники может привести к короткому замыканию. Наносится термопаста как можно более тонким слоем, для вытеснения воздуха из микроскопических полостей, недопустимым является создание контакта между элементами.

Состав термопасты для стационарных компьютеров и ноутбуков совершенно одинаков. Но, если владельцы персональных компьютеров практически никогда не задумываются о ее замене, то платой за высокую производительность и мощность ноутбуков при их компактных размерах является перегрев и зависание с уменьшением срока эксплуатации. Поэтому выбирать термопасту для охлаждения процессора ноутбука нужно с большой ответственностью и тщательностью.

Как правильно поменять термопасту можно найти здесь.

Поделиться
вКонтакте

← Все статьи

Товары в статье

Типы термопасты (смазки): объяснение состава

Тепловыделение является важным фактором в любом электронном устройстве или компьютерной системе. Если позволить компонентам перегреться, результаты могут быть катастрофическими, поскольку они испытывают тепловой разгон и, в конечном итоге, полный отказ.

Надлежащая вентиляция во многих случаях может быть достаточной, но для таких компонентов, как транзисторы с высокой выходной мощностью, используемые в усилителях мощности, и процессорных блоков компьютерной системы, используются более агрессивные решения по нагреву.

Для мощных транзисторов обычно используется радиатор. Размер и конструкция радиатора таковы, что он может эффективно охлаждать компонент, поддерживая его в пределах рабочих допусков. Это известно как решение для пассивного охлаждения.

Оглавление

1. Типы термопасты
   1. Термопаста на силиконовой основе
   2. Термопаста на основе оксида металла
   3. Термопаста на основе жидкого металла
   4. Термопаста на керамической основе
   5. Термопаста на углеродной основе
   6. Заключение

В случае ЦП и ГП одного радиатора недостаточно, так как эти компоненты достигают чрезвычайно высоких рабочих температур, поэтому также используется вентилятор, обдувающий воздух через ребра радиатора. Это известно как решение для активного охлаждения.

В обоих случаях, независимо от того, насколько велик или хорошо спроектирован радиатор, независимо от того, сколько воздуха проходит через ребра радиатора, самым слабым местом в цикле отвода тепла является точка контакта между компонентом (источником тепла) и радиатор.

Радиаторы обычно изготавливаются из алюминия с теплопроводностью 205 Вт/мК, а в некоторых используется медная основа с еще более высокой теплопроводностью 400 Вт/мК. Теплопроводность можно определить как скорость, с которой тепло передается теплопроводностью через единицу площади поперечного сечения материала.

Когда две металлические поверхности соприкасаются, как в случае радиатора и металлического интегрированного распределителя тепла (IHS) ЦП или ГП, дефекты на обеих металлических поверхностях оставляют воздушные зазоры, которые значительно снижают теплопроводность. Воздух имеет очень низкую теплопроводность 0,02 Вт/мК и действует скорее как изолятор, чем как проводник.

Чтобы исправить это, между двумя поверхностями наносится термопаста, которая помогает заполнить любые пустоты. Обычные термопасты обычно имеют теплопроводность от 2 Вт/мК до 20 Вт/мК. Это все еще очень мало по сравнению с теплопроводностью алюминия или меди, но намного лучше, чем у воздуха. По этой причине всегда наносится только очень тонкий слой термопасты, достаточный для заполнения воздушных зазоров.

Теплопроводность термопасты определяется ее составом. Термопаста, также известная как материал теплового интерфейса (TIM), термопаста, компаунд теплоотвода и термопаста, состоит из двух основных компонентов: полимерной основы (обычно называемой матрицей) и теплопроводящего наполнителя.

Обычно полимерная основа представляет собой термореактивную эпоксидную смолу с высокими эксплуатационными характеристиками, обладающую высокими механическими и адгезионными свойствами, а также термической стабильностью. Однако эпоксидные смолы имеют очень низкую теплопроводность (примерно 0,2 Вт/мК), поэтому именно наполнитель придает термопасте ее теплопроводность, а некоторые пасты содержат до 80% наполнителя по весу.

Существует несколько типов теплопроводных наполнителей, наиболее распространенными из которых являются нитрид бора, нитрид алюминия, оксид алюминия, оксид цинка, керамика, медь и серебро.

Подробнее: Срок годности термопасты истек?

Термопаста на основе силикона

Термопасты на основе силикона недороги и очень просты в применении (они не затекают в непреднамеренные области), и по этой причине они очень популярны. Однако их теплопроводность не так высока, как у других типов термопасты.

Они состоят из силиконовой масляной основы с порошкообразным оксидом металла (обычно оксидом цинка) в качестве теплопроводящего компонента. Одним из недостатков является то, что силиконовое масло может отделяться и просачиваться из термопасты (известное как капиллярный поток), вызывая как проблемы с паяемостью, так и обезвоживание (когда конформное покрытие не будет равномерно покрывать поверхность, на которую оно наносится, из-за неправильного смешивания термопасты). материалы).

Удаление влаги также может произойти, пока термопаста находится в трубке, и во избежание этого некоторые производители советуют переворачивать трубку каждые несколько месяцев.

Термопасты на кремниевой основе обычно бледно-серого цвета, неотверждаемые, имеют диапазон теплопроводности от 1 до 14 Вт/мК, диапазон рабочих температур от -58°F до +400°F и диэлектрическую прочность 18 кВ /мм. Срок их хранения составляет от 4 до 6 лет.

Термопаста на основе оксида металла

Существуют термопасты, называемые термопастами на основе оксида металла, но в основном они все еще основаны на силиконе, хотя содержание кремния может быть намного меньше, чем в стандартных термопастах на основе кремния. Основным ингредиентом обычно является металл с очень высокой проводимостью, такой как серебро, но он также может включать углерод и другие соединения оксидов металлов.

Термопасты на основе оксидов металлов обеспечивают лучшую теплопроводность по сравнению со стандартными соединениями на основе кремния, но обладают незначительной электропроводностью. Они просты в использовании и (согласно производителям) рекомендуются для высокопроизводительных приложений.

Термопаста с жидким металлом

Термопасты на основе жидкого металла (или просто термопасты с жидким металлом) являются одними из самых популярных у оверклокеров, поскольку они наиболее эффективны, благодаря тому, что компаунд почти полностью состоит из металла, обычно галлий.

Галлий — мягкий металл с низкой температурой плавления и очень высокой температурой кипения. В сочетании с индием (другим мягким металлом) температура плавления падает с 30°F до -2°F, так что термический состав остается жидким при комнатной температуре, а его температура кипения остается высокой на уровне 2370°F.

Из-за высокой температуры кипения практически не происходит испарения. Термопасты на основе жидких металлов также имеют очень высокую теплопроводность около 73 Вт/мК, что намного выше, чем у любой другой термопасты. Однако жидкометаллические термопасты имеют некоторые недостатки.

Будучи цельнометаллическими, они электропроводны, а в связи с тем, что паста представляет собой жидкость, ее необходимо наносить с осторожностью, чтобы она не пролилась на контакты компонентов или дорожки, что может привести к короткому замыканию. Это затрудняет нанесение термопасты с жидким металлом, и производители обычно включают специальные инструкции.

Еще одним недостатком является тот факт, что галлий, основной компонент, вступает в реакцию с алюминием, образуя алюминиевый сплав, который крошится при прикосновении. Поэтому термопасты на основе жидких металлов нельзя использовать с алюминиевыми радиаторами. Это не такая уж большая проблема, поскольку в большинстве лучших кулеров для процессоров и графических процессоров используются радиаторы с медным основанием.

Термопаста на керамической основе

Одна из проблем термопасты на основе силикона заключается в том, что она может высыхать. Они также, как правило, имеют высокий процент содержания силикона по отношению к наполнителю, что в среднем дает им более низкую теплопроводность по сравнению с другими типами термопасты.

Керамика, как и нитрид бора, получила распространение в производстве термопаст, обеспечивающих высокую теплопроводность, низкий коэффициент теплового расширения, устойчивых к коррозии и эрозии, при этом обеспечивающих электроизоляцию. Учитывая стоимость производства различных наполнителей, керамика считается отличным наполнителем.

Нитрид бора представляет собой передовой синтетический керамический материал, доступный в твердом и порошкообразном виде. Он относится к категории керамических наполнителей, обладающих отличной теплопроводностью и электроизоляцией. Это наиболее часто используемый керамический наполнитель в термопастах, но другие наполнители включают оксид алюминия, нитрид алюминия, оксид бериллия и оксид цинка.

Термопасты на керамической основе имеют типичную теплопроводность 10 Вт/мК и обеспечивают долговременную стабильность в диапазоне температур от 5°F до 400°F. Термопасты на керамической основе иногда также называют термопастами без силикона.

Термопаста на углеродной основе

Другим относительно новым кандидатом на роль термопасты являются углеродные наполнители, обеспечивающие высокую теплопроводность, механическую прочность и стабильность, а также долговечность. Обычные углеродные наполнители включают графен, графит, углеродные нанотрубки и углеродные нановолокна.

Термопасты на углеродной основе не содержат металлов и поэтому не обладают электропроводностью. Они легко наносятся и имеют длительный срок службы (8 лет). Теплопроводность углеродных наполнителей колеблется от 8 Вт/мК до 35 Вт/мК, а диапазон рабочих температур от -60°F до 300°F, что делает их превосходной термопастой.

Заключение

На рынке представлено большое количество термопасты, каждая из которых претендует на эффективную теплопередачу и улучшенное рассеивание тепла. Одно значение, которое дает общее представление о том, насколько эффективно будет работать термопаста, — это теплопроводность.

Теплопроводность описывает способность данного материала проводить тепло. Чем выше теплопроводность, тем лучше. Однако это не единственный показатель эффективности термопасты.

Обратной мерой теплопроводности является тепловое сопротивление, которое представляет собой меру сопротивления потоку тепла через материал определенной толщины. При применении к термопасте это означает, что чем тоньше наносимый слой термопасты, тем меньше будет сопротивление и, следовательно, тем эффективнее она будет работать.

Помимо теплового сопротивления самой термопасты, это контактное сопротивление в точке контакта, где термопаста встречается с радиатором и источником тепла (например, встроенным распределителем тепла ЦП).

Термическое сопротивление термопасты в сочетании с контактным сопротивлением обеспечивает тепловое сопротивление. Чем ниже тепловое сопротивление, тем меньше сопротивление передаче тепла от одного материала к другому.

Факторы, влияющие на тепловое сопротивление, включают микроструктуру поверхности (шероховатая, волнистая, ровная, плоская), плотность и состав термопасты (неоднородная паста, вероятно, обеспечивает большее сопротивление), а также толщину слоя нанесенной термопасты. .

Таким образом, тепловой импеданс является более точным показателем эффективности теплопередачи, поскольку он учитывает больше факторов, специфичных для приложения. Однако в спецификациях многих термопаст не всегда просто найти значения термического сопротивления, а теплопроводность указывают все производители.

Опираясь исключительно на значение теплопроводности, очевидно, что термопасты на основе жидких металлов дают наилучшие результаты. Однако из-за природы этой термопасты, а именно из-за того, что она является жидкостью, ее применение непросто и, конечно, не для неопытных.

Термопаста на углеродной основе, вероятно, является следующим лучшим выбором и фактически может быть рекомендована для большинства применений, особенно с учетом ее превосходной теплопроводности, высокой долговечности и простоты применения. Кроме того, он не является электропроводным, если это также имеет значение.

Термопасты на керамической основе также заслуживают внимания, так как они обладают многими преимуществами термопасты на основе углерода, но имеют несколько более низкую теплопроводность.

Очевидно, что будут различия (иногда значительные) даже между одним и тем же типом термопасты от разных производителей, и всегда стоит прочитать спецификации и листы технических данных, чтобы оценить соответствие термопасты предполагаемому назначению. заявление.

Является ли термопаста проводящей? Ответ может вас удивить!

Вы когда-нибудь задумывались, является ли термопаста проводящей? Это вопрос, который задавали многие люди, но ответ на него не так однозначен, как вы думаете. В этом сообщении блога мы рассмотрим ответ на этот вопрос и обсудим последствия, которые он имеет для ваших проектов в области электроники. Следите за обновлениями!

Ответы на связанные вопросы:

Что такое термопаста и для чего она нужна?

Термопаста — это вещество, которое используется для заполнения пространства между процессором и его радиатором. Его цель — отводить тепло от процессора и рассеивать его в воздухе. Термопаста изготавливается из оксидов металлов, силиконов или других материалов с хорошей теплопроводностью.

Итак, теплопроводна ли термопаста? Ответ положительный, но уровень проводимости очень низкий. Термопаста не является электрическим проводником, поэтому при контакте с компонентами она не вызовет короткого замыкания. Однако важно отметить, что термопаста может быть достаточно проводящей, чтобы вызывать помехи в чувствительных электронных схемах. Вот почему важно использовать термопасту экономно и только в тех областях, где это абсолютно необходимо.

Теперь, когда мы знаем ответ на вопрос, «теплопроводная ли термопаста?» , мы можем перейти к обсуждению значения этой информации.

Как наносить термопасту

При нанесении термопасты важно использовать небольшое количество. Как мы обсуждали ранее, слишком много термопасты может вызвать проблемы с вашей электроникой. Также важно наносить термопасту равномерно и тонким слоем. Вы можете использовать шпатель или палец, чтобы распределить пасту вокруг.

После нанесения термопасты можно установить процессор и радиатор. Убедитесь, что термопаста соприкасается как с процессором, так и с радиатором. Если вы не используете предварительно нанесенную термопрокладку, вам может потребоваться дополнительное давление, чтобы обеспечить хороший контакт между компонентами.

После того, как вы установили процессор и радиатор, вы можете подключить блок питания и загрузить компьютер. Теперь ваш процессор должен быть должным образом охлажден, и вы можете начать использовать его для всех своих вычислительных нужд!

Типы термопасты

На рынке доступно несколько различных типов термопасты, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Три наиболее распространенных типа термопасты: на основе металла, на основе керамики и на основе силикона.

Термопаста на металлической основе — самый популярный тип термопасты. Он изготовлен из металлов, таких как алюминий, медь или серебро. Термопаста на основе металла очень эффективно проводит тепло и часто используется в высокопроизводительных приложениях. Однако термопасту на основе металла трудно наносить, и она может вызвать короткое замыкание при контакте с электрическими компонентами.

Термопаста на керамической основе изготовлена ​​из керамических материалов, таких как оксид алюминия или диоксид кремния. Термопаста на керамической основе не так эффективно проводит тепло, как термопаста на металлической основе, но ее гораздо легче наносить. Термопаста на керамической основе также не проводит электричество, поэтому ее можно безопасно использовать в электронных приложениях.

Термопаста на силиконовой основе изготовлена ​​из силиконовых соединений. Термопаста на силиконовой основе является самой простой в применении из всех типов термопасты. Он также не проводит электричество, что делает его безопасным для использования в электронных приложениях. Тем не менее, термопаста на основе силикона не так эффективна в теплопроводности, как термопаста на основе металла или керамики.

Независимо от того, какой тип термопасты вы выберете, не забывайте использовать ее экономно. Когда дело доходит до термопасты, нужно немногое!

Термопаста является важной частью любой системы охлаждения компьютера. Это необходимо для обеспечения надлежащего охлаждения вашего процессора, а также может помочь повысить производительность вашего компьютера.