Pasta termiczna - Thermal paste

Kilka pojemników pasty termicznej różnych marek. Od lewej do prawej: Arctic Cooling MX-2 i MX-4, Tuniq TX-3, Cool Laboratory Liquid Metal Pro, Shin-Etsu MicroSi G751, Arctic Silver 5 , Powdered Diamond. W tle zmywacz do pasty termicznej Arctic Silver .
Silikonowy związek termiczny
Pasta termoprzewodząca metalu (srebra)
Metalowa pasta termiczna nakładana na chip
Pasta termiczna przeznaczona jest do wypełniania niedoskonałości powierzchni na powierzchni wióra

Pasta cieplna (zwana również związek cieplnej , smar termicznej , materiał interfejs termiczny ( TIM ), żel termicznego , pasty ciepła , związek radiator , pasta radiator lub smar CPU ) jest przewodzący cieplnie (ale zazwyczaj elektrycznie izolującego ) związek chemiczny , który jest powszechnie stosowany jako interfejs między radiatorami a źródłami ciepła, takimi jak urządzenia półprzewodnikowe dużej mocy . Główną rolą pasty termicznej jest eliminacja szczelin powietrznych lub przestrzeni (które działają jak izolacja termiczna ) z obszaru styku w celu maksymalizacji transferu i rozpraszania ciepła . Pasta termiczna jest przykładem materiału termoprzewodzącego .

W przeciwieństwie do kleju termicznego, pasta termiczna nie zwiększa wytrzymałości mechanicznej połączenia między źródłem ciepła a radiatorem. Musi być połączony z mechanicznym mechanizmem mocującym, takim jak śruby, aby utrzymać radiator w miejscu i wywierać nacisk, rozprowadzając pastę termiczną.

Kompozycja

Pasta termiczna składa się z polimeryzowalnej ciekłej matrycy i dużych frakcji objętościowych elektrycznie izolującego, ale przewodzącego ciepło wypełniacza. Typowymi materiałami matrycy są epoksydy , silikony ( smar silikonowy ), uretany i akrylany ; Dostępne są również systemy na bazie rozpuszczalników, kleje termotopliwe i samoprzylepne taśmy samoprzylepne. Tlenek glinu , azotek boru , tlenek cynku i coraz częściej azotek glinu są stosowane jako wypełniacze w tego typu klejach. Obciążenie wypełniacza może wynosić nawet 70–80% masy i podnosi przewodność cieplną matrycy podstawowej z 0,17–0,3 W/(m·K) (watów na metr Kelvin) do około 4 W/(m ·K), zgodnie z artykułem z 2008 roku.

Związki termiczne srebra mogą mieć przewodność od 3 do 8 W/(m·K) lub więcej i składają się z mikronizowanych cząstek srebra zawieszonych w ośrodku silikonowo-ceramicznym. Jednak pasta termiczna na bazie metalu może być elektrycznie przewodząca i pojemnościowa; jeśli jakaś spłynie do obwodów, może to prowadzić do awarii i uszkodzenia.

Najskuteczniejsze (i najdroższe) pasty składają się prawie w całości z ciekłego metalu , zwykle odmiany stopu galinstanu i mają przewodność cieplną powyżej 13 W/(m·K). Są one trudne do równomiernego nałożenia i stwarzają największe ryzyko awarii z powodu rozlania. Pasty te zawierają gal , który jest wysoce korozyjny dla aluminium i nie można go stosować na aluminiowych radiatorach.

Żywotność pasty termicznej różni się w zależności od producenta i zwykle wynosi od 3 do 5 lat.

Zastosowania

Pasta termiczna służy do poprawy sprzężenia cieplnego między różnymi komponentami. Powszechnym zastosowaniem jest odprowadzanie ciepła odpadowego generowanego przez opór elektryczny w urządzeniach półprzewodnikowych, w tym tranzystorach mocy , procesorach , procesorach graficznych i diodach COB . Chłodzenie tych urządzeń jest niezbędne, ponieważ nadmiar ciepła szybko obniża ich wydajność i może spowodować niekontrolowaną lub katastrofalną awarię urządzenia ze względu na ujemny współczynnik temperaturowy półprzewodników.

Fabryczne komputery stacjonarne i laptopy (choć rzadko tablety lub smartfony) zazwyczaj zawierają pastę termiczną między górną częścią obudowy procesora a radiatorem do chłodzenia . Pasta termiczna jest czasami również używana między matrycą procesora a zintegrowanym rozpraszaczem ciepła , chociaż czasami zamiast tego używa się lutu .

Gdy rozpraszacz ciepła procesora jest połączony z kością za pomocą pasty termicznej, entuzjaści wydajności, tacy jak overclockerzy, mogą w procesie znanym jako „odcinanie” podważyć rozpraszacz ciepła lub „pokrywę” procesora z kości. Dzięki temu mogą zastąpić pastę termiczną, która zwykle jest niskiej jakości, pastą termiczną o większej przewodności cieplnej. Na ogół w takich przypadkach stosuje się pasty termiczne z ciekłym metalem.

Wyzwania

Konsystencja pasty termicznej sprawia, że ​​jest ona podatna na mechanizmy niszczenia, różniące się od niektórych innych materiałów termoprzewodzących. Powszechnym jest wypompowywanie, które polega na utracie pasty termicznej pomiędzy matrycą a radiatorem ze względu na ich różne szybkości rozszerzania i kurczenia termicznego. W trakcie dużej liczby cykli zasilania pasta termiczna jest wypompowywana spomiędzy matrycy a radiatora i ostatecznie powoduje pogorszenie wydajności termicznej.

Innym problemem związanym z niektórymi związkami jest oddzielenie składników matrycy polimeru i wypełniacza w wysokich temperaturach. Utrata materiału polimerowego może skutkować słabą zwilżalnością , prowadząc do zwiększonej odporności termicznej.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki