Pasta termiczna - Thermal paste
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
- Chłodzenie komputera
- Klej topliwy
- Materiał zmiennofazowy
- Podkładka termoprzewodząca
- Lista przewodności cieplnej
Bibliografia
Zewnętrzne linki
- Multimedia związane ze smarem termicznym w Wikimedia Commons